適用於車載單元採用的多種類型協議的電子收費系統的製作方法
2023-06-16 04:50:41
專利名稱：適用於車載單元採用的多種類型協議的電子收費系統的製作方法
發明領域本發明涉及一個通行費電子收費(ETC)系統以及一種用於電子收費的通信方法，它可以通過與駛經某條道路上預定通信區域內的車輛上的系統之間的通信來執行記帳處理。
背景技術：
最近，收費道路(譬如高速公路)通行費收費亭處的電子收費(ETC)系統日漸增多。為了在一個收費亭收取一次通行費，要安裝一個道路系統，而且在一個用戶的車輛上安裝一個車載單元，從而實現該道路系統與該車載單元之間的無線電通信。為了支付該通行費，收取一次通行費的處理(譬如從用戶早先註冊的帳戶中支取通行費)通過該無線電通信自動執行。這種無線電通信免除了在收費亭處停止用戶車輛來進行通行費支付的必要，從而減少了收費亭或其附近的交通堵塞，並且，舉例來說，由於使收費亭無人管理而降低了管理費用。
順便提一下，一旦引入了這樣一種電子收費系統而且向用戶提供了適用於該系統的車載單元，那麼就有可能會遇到一種情況，即需要切換到對已經向用戶供應的車載單元並不適用的系統。在這種情況下，必須用新單元來更換已經裝備完畢的用戶的車載單元，但是更換是費時而且昂貴的，所以要向該新系統作一次快速轉換很困難。
舉例來說，如果引入了一個採用與從前不同的通信協議(或簡稱協議)的系統，就可能出現上述情況。對這種情況的一種解決辦法是安裝能夠適應多種類型車載單元的多種類型道路系統。在這種情況下，為了按照該多種通信協議類型與該車載單元通信，可以安裝各種類型的道路系統以應付該車載單元。但是，從安裝地點和安裝成本兩方面來講，這個冗餘系統都與它真正的裝置有很大的差距。
發明內容本發明已經做到能夠克服上述問題。本發明的一個目的是提供一個通行費電子收費系統與一種用於電子收費的通信方法，它能夠在裝有按照不同通信協議運行的不同種類車載單元的車輛駛經設置了一個通行費路卡的通信區域時，與任何協議類型的車載單元通信來收取通行費。
為了實現前述目的，作為本發明的一個方面，提供了一個固定站通信系統，以便通過與駛經預定通信區域內的一輛車上安裝的一個車載單元的通信來執行記帳處理。該系統由一個控制器與一個天線單元構成。該控制器包括一個設計成能夠生成一個協議選擇信號的協議控制器以及一個設計成能根據該生成的通信協議選擇信號來控制該通信的通信控制器。該天線單元包括一個數據機單元以及控制裝置，該數據機單元被設計成能夠有選擇地包含與一組通信協議類型對應的、多種類型的調製/解調技術，該控制裝置被設計成能夠有選擇地允許該數據機單元被切換到由該協議選擇信號指定的特定的調製/解調技術。
所以，該發送與接收操作按照來自該協議控制器的協議選擇信號加以控制，而且在該天線單元中，該數據機單元中的調製/解調技術也根據該協議選擇信號進行切換。就是說，該通信系統與駛經預定通信區域內的車輛上安裝的車載單元之間將按照該協議選擇信號指定的一個協議來進行包含記帳處理在內的通信處理。因為在該協議選擇信號指定的每個時間段內允許按照各自協議進行通信，所以就能夠使該通信系統以比較容易、比較穩定的方式來應付各種類型的協議。
結果，即使在一個預定通信區域內存在按照不同協議類型運行的不同車載單元，也能夠穩定地進行對每個車載單元的通信。所以，與該傳統方法不同，多個通信系統的並行結構已變得沒有必要，從而節省了建設、管理以及其他方面的成本，而且也使佔用空間儘可能地減少。此外，為了引入按照新的通信協議類型運行的車載單元，只要為該新協議增加一個數據機電路即可，從而提供了一個容易的、低成本的通信系統擴展方法，所以使該固定站系統的安裝更加容易。
最好，該數據機單元具有分別按照該多種類型協議運行的多個數據機電路。所以，如果希望增加或刪除一個或多個新協議，就只需要增加或刪除按照該希望的一種或多種類型協議運行的一個或多個數據機電路即可。也就是說，該系統的擴展和/或修改實現起來很容易，成本也很低。另外，本發明系統改變已經使用的協議規格也很靈活。
而且還希望，該協議控制器被設計成能夠生成允許該多種類型協議在與該車載單元至少進行一次通信處理的每個時間段內被輪流選擇的協議選擇信號。因此可以很安全的方式執行該通信處理。
還有，希望該協議控制器被設計成能夠為需要在一個時隙(slot)內處理的、與多種類型協議對應的一次通信處理生成一個協議選擇信號，該天線單元的控制裝置在接收到來自該通信區域內出現的車載單元的一個響應時，通過對多個時隙上的通信處理來執行該記帳處理。
同樣也希望，該協議控制器被設計成包括能判斷該通信區域內出現的車輛上所安裝的車載單元的協議類型的裝置，連續生成與該判定的協議類型對應的協議選擇信號、直到對該車載單元的通信處理完成的裝置，以及為下一種協議類型生成該協議選擇信號的裝置。
最好，該協議控制器被設計成包括能為需要在一個時隙內處理的、與多種類型協議對應的一次通信處理而生成協議選擇信號的裝置，判斷在該時隙內是否從該通信區域內出現的車載單元接收到一個響應的裝置，以及在接收到該響應的情況下重複生成相同的、能夠按照作出響應的車載單元的協議來進行該通信處理的協議選擇信號，直到該通信處理完成的裝置。
還有，希望該協議控制器被設計成包括在該接收到的響應由兩個或多個響應構成的情況下，重複生成相同的、能夠按照該作出響應的兩個車載單元的兩個協議來進行該通信處理的協議選擇信號，直到該通信處理對該兩個車載單元完成的裝置。
該前述目的也能夠由一個電子收費系統以及一種用於電子收取通行費的通信方法來實現，這是本發明將要提供的更深一層的方面，這些方面能夠提供與上述方面完全相同的操作與優點。
在所附例圖中圖1是一幅電氣方框圖，略述一個符合本發明的、用作一個道路系統的固定站通信系統；圖2是一幅流程圖，表示符合該第一實施例的道路系統的基本操作；圖3是一幅時序圖，它用圖形方式表示該道路系統與該第一實施例中車載單元之間的通信；圖4是一幅定時圖，它通過示例來說明該道路系統與該第一實施例中車載單元之間實現的通信；圖5演示一個車載單元、一個道路系統以及該道路系統能夠在其中與該車載單元通信的一個預定通信區域之間的關係；圖6是一張說明各種通信協議(或簡稱協議)類型實際規格的表格；圖7是一幅流程圖，它說明符合該第二實施例的道路系統的基本操作；圖8是一幅定時圖，它用示例來說明該道路系統與該第二實施例中車載單元之間實現的通信；圖9是一幅流程圖，它說明符合該第三實施例的道路系統的基本操作；圖10是對來自該道路系統的詢問作出響應的車載單元所執行的一個子程序；
圖11是一幅定時圖，它通過示例說明在該第三實施例中該道路系統與作出響應的某一單個車載單元之間實現的通信；圖12是一幅定時圖，它通過示例說明在該第三實施例中該道路系統與作出響應的多個車載單元之間實現的通信。
具體實施方式現在參看這些例圖來說明本發明的各個範例性實施例。
第一實施例現在參看圖1至圖6說明符合本發明的、某條高速公路的通行費路卡處安裝的電子收費(ETC)系統的一個第一實施例。
圖1是用作一個固定站通信系統的各個道路系統1的電子結構概貌，固定站通信系統是該ETC的主要構成部分。每個道路系統1裝備有作為通信控制器來控制通信的一個控制器2以及在通行費路卡處橫跨各車道的跨線橋內安裝的一個天線單元3。
控制器2具有一個協議控制器4與一個通信控制器5。協議控制器4從某些設備(譬如控制該通行費路卡內所安裝的多個道路系統的外部控制裝置)接收一個協議選擇信號。協議控制器4利用這個協議選擇信號來生成一個通信協議選擇信號以便將它輸出到天線單元3。協議控制器4也負責控制通信控制器5所進行的發送與接收。通信控制器5執行對發向與收自天線單元3的下行鏈路信號以及上行鏈路信號進行發送與接收所必須的處理。
天線單元3具有一個協議切換電路6，一組數據機電路7a、7b、...、7n以及一個RF電路8，所以天線單元3能夠藉助無線電波與該通行費路卡所在的預定通信區域內目前出現的車載單元9a、9b、...、9n通信。協議切換電路6從協議控制器4接收該通信協議選擇信號，以便將通信控制器5連接到所含通信協議類型1、2、...、n互不相同的多個數據機電路7a、7b、...、7n中的任何一個。每個通信協議1、2、...、n允許各個數據機電路7a、7b、...、7n經由RF電路8與所含通信協議類型1、2、...、n也互不相同的各個車載單元9a、9b、...、9n通信。
簡而言之，數據機電路7a與車載單元9a之中都安裝了通信協議類型「1」，所以能夠進行電路7a與單元9a之間的通信。數據機電路7b與車載單元9b之中都安裝了通信協議類型「2」，所以能夠進行電路7b與單元9b之間的通信。同樣，數據機電路7c至7n能夠分別與車載單元9c至9n通信。
現在參看圖2至圖6來解釋上述設計的運行情況。
首先參看圖2所示的一幅流程圖來解釋通信控制器5所執行的、每個道路系統1中的基本操作。
在每個道路系統1中，當控制器2從外部控制器接收到一個協議選擇信號時，就讓它的協議控制器4將「1」賦給一個協議選擇指數「i」，並將該指數提供到天線單元3的協議切換電路6(圖2，步驟S1)。
因而，協議切換電路6激活協議類型為「1」的數據機電路7a，使得按照通信協議類型「1」的通信能夠經由RF電路8在通信區域E中進行(參見圖5)。然後通信控制器5進入下一步驟，其中控制器5按照類型為「1」的通信協議向通信區域E發送一個詢問信號(步驟S2)。通信控制器5使一個定時器Ti對一個時間T1計數，T1被設定為能在當前允許的一個或多個通信協議下完成一次發送與接收的一個時間段(步驟S3)。
如果在上述詢問信號發送周期其間，通信協議類型為「1」的車載單元9a出現在通信區域E，那麼車載單元9a就會發回一個確認信號來作出響應。準確地說，通信控制器5能夠接收來自車載單元9a的確認信號，並處理該接收到的數據(步驟S4與S5)。相反，如果通信區域E中不存在安裝有車載單元9a的車輛，該處理過程就轉移到步驟S6，在這裡判斷定時器Ti的計數是否超過了該預定值T1。所以，如果沒有檢測到裝有車載單元9a的車輛，就會重複步驟S4與S6的處理直到定時器Ti的計數達到該預定值T1為止。在該重複過程中，如果步驟S6的判斷變為「是」(即該時間T1結束)，那麼通信控制器5就轉移到步驟S7以使協議選擇指數「i」加1(i＝i+1)。
然後通信控制器5判斷，協議選擇指數「i」的數值是否大於道路系統1所能支持的通信協議數(步驟8)。在本實施例中，通信協議數為「n」。如果步驟S8的判斷為「否」，就採用該向上增加的指數「i」來重複步驟S1之後的處理過程。這種處理方法能夠根據分配給需要通信的車載單元9a至9n的每個通信協議類型1至n來進行通信處理。
在如上所述按照所有通信協議類型1至n完成該通信處理後，步驟S8的判斷就成為「是」。這就意味著用於該處理的一個時隙已經結束。所以，通信控制器5使協議選擇指數「i」返回「1」以便重複步驟S1之後的前述處理過程。如此重複該一個時隙的處理過程就可完成一組多個時隙的通信處理。因此，這種處理方法能夠使道路系統1與所有車載單元9a至9n輪流通信，從而能夠完成對每輛車的記帳處理。
根據這個實施例所示的一個示例，可以舉例說，一次記帳處理是通過執行5個時隙的通信處理來實現的。圖3舉例說明了每個時隙中所執行的通信處理的順序。通過協議切換電路6的運行，道路系統1向通信區域E內可能出現的每個車載單元9a(至9n)輪流按照每個通信協議類型發送一個詢問信號(ENQ)。
如果安裝了車載單元9a至9n中任何一種的任何車輛進入通信區域E，那麼單元9a(9b、...、9n)會接收到已經發出的、任何協議類型的上述詢問信號。車載單元9a(9b、...、9n)發回一個確認信號(ACK)以作響應，從而形成了第一時隙(1)。然後，已經接收到該確認信號的道路系統1通過發送一個閱讀車載單元9a(9b、...、9n)信息的請求信號並接收由車載單元發送的、對閱讀車載單元9a(9b、...、9n)信息的一個響應信號而進入第二時隙(2)。
在隨後的第三時隙(3)中，道路系統1進行操作向車載單元9a(9b、...、9n)發送一個寫入記帳信息的請求信號。車載單元9a(9b、...、9n)對這個發送作出響應，往回向道路系統1發送一個對寫入記帳信息的響應信號。然後在第四時隙(4)中，道路系統1向車載單元9a(9b、...、9n)發送一個藉助LED、LCD顯示器和/或使蜂鳴器發聲來通告通信結果的顯示請求信號。車載單元9a(9b、...、9n)接收該顯示請求信號，然後向道路系統1發回一個信號來對該顯示作出響應。此後在第五時隙(5)中，道路系統1發送一個終止與車載單元9a(9b、...、9n)通信的請求信號，然後車載單元9a(9b、...、9n)向道路系統1返回一個對該終止的響應信號。從而，實現該記帳處理的通信處理結束。
現在採用圖4所示的一個更加實際的方式來說明上述通信處理，其中舉例說明的是通信協議類型為「1」的、將要進入通信區域E(參見圖5)的車載單元9a。根據該協議選擇信號，每個時間區間T1、T2、...、Tn由前述定時器Ti計時，道路系統1按照從「1」至「n」的每個通信協議向通信區域E順序發送詢問信號。
當安裝了通信協議類型為「1」的車載單元9a的車輛進入通信區域E時，車載單元9a向道路系統1發送一個確認信號。所以道路系統1能夠接收該確認信號並辨認該駛入的車輛。如上所述，根據時隙(1)中執行的處理，該詢問信號與該確認信號在該通信處理中均在它們之間通信。所以該第一時隙所消耗的時間T(1)是T1至Tn的和。此後，在第二至第五時隙中每一片的時間段內，都執行前述通信處理，從而也就執行了該記帳處理。該第二至第五時隙的每一片所消耗的每個時間T(2)(至T(5))是T1至Tn的和，與第一時隙一樣。
現在舉例說明為實用目的而使用的通信系統類型。圖6表示要在通信處理中使用的兩種通信協議類型的規範。一個通信協議「1」的載波頻率與另一個通信協議「2」相同，但通信速度、通信代碼或其他方面與另一個通信協議「2」不同。所以一個天線不能同時處理按照協議「1」與「2」進行的兩種類型的通信。
所以，如上所述，基於兩種協議類型「1」與「2」的兩種通信類型按分時方式處理。作為一個示例，將按照每個協議進行一次通信處理所需的時間段T1與T2分別設定為5ms與2.5ms。下面將會說明，時間T1與T2數值的計算取決於通信速度、通信區域的長度L[m]以及駛經通信區域E的車輛的最大速度V[km/h]之間的關係。
如果假設通信區域的長度L為3m，而且該記帳處理在5個通信處理時隙內完成，那麼如下所示，駛經該通信區域E的車輛的一個最大速度可達288[km/h][3(m)×3600(s)]/[(5(ms)+2.5(ms))×5(時隙)]＝288(km/h)這就意味著，即使一輛車以288(km/h)的速度通行，也能保證這個基於5個時隙的通信處理。288(km/h)的車速不是實際速度，它高於通常的實際速度，這樣就得到一個應當分配用於再試通信處理的剩餘時間段。如果採取這樣一個臨時方案，就可以在通信失敗時再嘗試一次通信處理。所以舉例來說，如果車輛的速度為200(km/h)，那麼就可以在總共7.2個時隙內進行通信處理，所以有2個時隙可用於再試。
結果，安裝了通信協議互不相同的多種類型車載單元9a、9b、...、9n的各種車輛在該通信區域內同時出現時，本實施例就能夠做到與每個車載單元9a(9b、...、9n)進行通信處理，這樣就能以可靠的方式對每輛車進行記帳處理。實際上，協議控制器4根據已經給定的協議選擇信號來輪流輸出一個通信協議選擇信號。該通信協議選擇信號被發送到天線單元3，該信號在這裡驅動協議切換電路6，以便有選擇地按分時方式切換一組數據機電路7a至7n。所以，已給定了一組通信協議的該多個數據機電路可以按順序負責通信處理。因而不需要對不同的通信協議擁有獨立的道路系統，同時仍能夠對每個車載單元9a、9b、...、9n可靠地執行記帳處理。
第二實施例現在參看圖7與圖8來說明本發明的一個第二實施例。
符合該第二實施例的道路系統1的特徵是，如果有任何車輛作出響應就連續進行通信處理。就是說，在該第一實施例中，對每個通信協議，只將進行一次通信處理所需的一個時間段T1(至Tn)分配給第一時隙，而按照每個通信協議進行的下一個通信處理則被轉送到該第二位置或隨後位置的各個時隙。相反，在該第二實施例中，如果從任何一個車載單元收到響應，那麼按照該作出響應的車輛所運行的協議進行的通信處理就可以繼續執行而不需要將它的處理轉送到下一個位置。
準確地說，如圖7所示，道路系統1的控制器2在步驟S1至S5執行的處理與第一實施例相同，所以能夠從任何車載單元接收一個確認信號並處理該數據。控制器2要判斷一系列通信處理步驟是否已經完成(步驟S10)，然後判斷該通信是否被中斷(步驟S11)。若兩步中的判斷都是「否」，就使該處理進入重新啟動定時器Ti的步驟S12，然後該處理過程返回步驟S4。控制器2執行的這種處理可以使按照該協議進行的通信處理一旦被檢測到就能繼續下去，直到通過一系列上述處理完成該記帳處理為止。
與該被檢測到的車載單元之間的通信處理完成之後(即不再收到任何確認信號)，就判斷定時器Ti的計數是否已達到預定的數值(步驟S6)。如果步驟6中的判斷是「是」(即該預定時間已經結束)，則該處理過程轉移到步驟S7。此後，執行與該第一實施例相同的處理(步驟S7至S9)，在這段時間內，如果步驟S8的判斷為「是」，這一個時隙的通信處理就結束，所以將「1」賦予協議選擇指數「i」。從而，控制器2將它的通信處理轉移到下一個時隙。
因此，在某一單個時隙內執行的通信處理所需的時間並非總是常數，因為如果任何車載單元9a(9b、...、9n)作出響應，那麼與該車載單元9a、(9b、...、9n)的通信就會在給定時間段T1(T1、...、Tn)之後繼續進行，直到該通信處理結束為止。不過，如果在通信區域E內有一部車輛帶有任何需要與道路系統1通信的車載單元9a(9b、...、9n)，那麼可以給車載單元9a(9b、...、9n)分配優先權來作為執行通信處理的順序。所以與已被檢測到的車載單元9a(9b、...、9n)的通信處理會很快完成。基於各種通信協議類型的單向通信時段可以變短。所以，如果道路系統1涉及大量的通信協議類型，這就特別有用。
圖8舉例說明一個類似於圖4的定時圖，其中通信協議類型為「2」的車載單元9b向道路系統1發回確認信號以作出響應。這個時序圖表示，當道路系統1根據每個通信協議類型在由定時器Ti計時的各個時間段T1至Tn內將詢問信號發送到通信區域E時，道路系統1通過檢測回覆信號來搜尋車輛。當安裝了車載單元9b的車輛進入通信區域E時，單元9b就向道路系統1發回它的回覆信號，所以道路系統1就一直按照通信協議類型「2」來執行與車載單元9b的通信處理。
道路系統1與車載單元9b之間的通信處理的執行方式類似於圖3所示的一系列步驟。在完成了這種處理之後，道路系統1將它的處理轉移到基於下一個通信協議類型的處理。這一處理過程對每個協議類型重複進行。結束基於最後協議類型「n」的通信處理也就結束了某一單個時隙內的處理。由於車載單元9b已經接受了記帳處理，所以已經進入通信區域E的下一輛車的處理就可以通過下一個時隙或隨後的時隙進行。
如上所述，在該第二實施例中，每個通信時隙的時間並不固定，而是可以變化的。就是說，如果從安裝了任何車載單元的任何車輛接收到信號，那麼道路系統1就按照該作出響應的車載單元所用的協議連續進行通信處理，直到結束為止。因而，對該通信區域內出現的車載單元的通信處理可以迅速、穩定地進行。
該第二實施例中的通信技術具有特殊的優點，即它能夠應付大量的通信協議類型。換句話說，基於當前尚未參予通信的協議類型進行通信處理所需的時間可以被當作無用時間去除。所以它能夠以更快、更穩定的方式來進行包含該記帳處理在內的通信處理。
第三實施例現在參看圖9至圖12來說明一個第三實施例。該第三實施例也具有一旦安裝有車載單元的任何車輛作出了響應就連續進行通信處理的特點。
更實際地講，在前述第二實施例中，如果任何車載單元在該第一通信時隙內作出響應，那麼該單元可以按照它自己的通信協議與道路系統1連續通信。該第三實施例的區別在於，如果在該第一時隙內從任何車載單元接收到一個回復，道路系統1就試圖在第二時隙或隨後時隙內從該車載單元接收一個回復，並連續執行與該作出響應的車載單元之間的通信處理。
圖9與圖10表示這種通信處理所需的步驟。這裡所示的過程中的步驟S1至S8與圖2一樣，均由道路系統1執行。當該第一時隙內的通信處理完成時(步驟S8為是)，該處理進入步驟S13，在這裡判斷是否有在該第一時隙內作出響應的車載單元9a(至9n)。
如果步驟S13中的判斷變為是，那麼道路系統1就確定該車載單元9a(至9n)用以作出響應的通信協議類型(S14)。所以，道路系統1使處理進入步驟S15，按照該確定的協議來進行通信處理。在步驟S15中執行該通信處理可以做到只允許作出響應的車載單元9a(至9n)重複通信，並在這段時間內也進行記帳處理。在該第一時隙內的通信處理之後，該處理就進入步驟S9，並使指數「i」返回「i＝1」，結果該處理過程返回步驟S2以便執行下一個時隙的通信處理。
現在參看圖10來詳細說明作為步驟S15中的子程序而被執行的通信處理。在這個子程序處理中，道路系統1設置一個變量「k」來表示車載單元9a、9b、...、9n用以作出響應的通信協議類型的數目，並用變量「k」來計算該數目(步驟R1)。然後對於首先計數的通信協議類型(即k＝1)，道路系統1將一個初始值「1」分配給一個協議選擇指數「j」(步驟R2)，並開始發送若干信號來表徵按照該分配的協議(對應於j＝1)對通信區域E所進行的通信處理(步驟R3)。一個定時器Tj也被啟動(步驟R4)。
如果任何按照當前選定的通信協議類型運行的車載單元9a(9b、...、9n)作出響應，那麼道路系統1就接收數據並處理該數據(步驟R5與R6)。在重複處理來自該作出響應的車載單元9a(9b、...、9n)的數據的同時，道路系統1也在定時器Tj的計數到達給定值時，在步驟S7中將該結果判斷為「是」。然後該協議選擇指數「j」向上加1(步驟R8)。如果指數「j」的值不超過步驟R1中計數的變量「k」的值，道路系統1就使它的處理返回步驟R3以便按照下一個通信協議類型進行通信處理(步驟R9)。
如上所述，道路系統1能夠與在第一時隙內作出響應的一個或多個車載單元9a(9b、...、9n)中的所有單元通信。如果對第一時隙內作出響應的每個車載單元9a(9b、...、9n)都完成了一次通信，步驟R9中的判斷就成為「是」。從而，道路系統1進入步驟R10，在這裡要判斷所有通信處理是否已經結束。通常，該記帳處理也在大約5個通信處理時隙內結束，最多包括再試時間達到7個時隙。所以，如果步驟R10中的判斷是「否」，那麼該處理過程就返回步驟R2以便使指數j復位為j＝1，然後重複前述步驟R2至R8。通過上述重複處理完成了對在該第一時隙內作出響應的所有車載單元9a(9b、...、9n)的通信處理之後，步驟R10中的判斷成為「是」，因而返回圖9所示主程序的步驟S9。
現在參看圖11與圖12來舉例說明基於上述步驟的通信處理。這個示例將根據通信區域E的長度L(參見圖5)以兩種情況(a)與(b)給出。第一種情況(a)提供了只允許一個車載單元出現的通信區域E，而第二種情況(b)則提供了允許兩個或多個車載單元同時出現的通信區域E。
第一種情況(a)
第一種情況(a)如圖11所示，它表示裝備了按照通信協議類型「2」運行的車載單元9b的一輛車獨自駛經通信區域E。在第一個通信時隙T(1)中，道路系統1向通信區域E發送一個詢問，而車載單元9b則通過發回一個確認信號來回復該詢問。完成第一時隙(1)內的處理後，道路系統1在圖9的步驟S14中發現，按照通信協議類型「2」運行的車載單元9b已經作出響應。根據這一檢測結果，道路系統1就進入圖10所示的處理，在這裡該通信處理按照通信協議類型「2」來進行。
圖11所示的示例表示通過第二時隙T(2)至第四時隙T(4)執行的3次通信處理，該記帳處理就在這些時間段內完成。在記帳處理之後，道路系統1返回第一時隙T(1)來執行通信處理，所以系統1已經準備就緒與即將進入通信區域E的車輛上裝備的下一個單獨車載單元進行通信。
如上所述，在圖9所示的通信處理S15(即圖10的步驟R1至R10)中同時設置變量「k」(＝1；檢測到的協議類型數目為1；就是說只有類型「2」)與協議選擇指數「j」。供一個檢測到的惟一的協議類型「2」所用的定時器Tj＝T2被反覆重新啟動直到該記帳處理完成為止。
第二種情況(b)
第二種情況如圖12所示，它允許分別裝備了按照通信協議類型「2」與「k」運行的車載單元9b與9k的兩輛車駛經通信區域E。在第一個通信時隙T(1)內，道路系統1向通信區域E發送關於所有協議「1至n」的詢問信號。對於這種詢問信號，每個車載單元9b與9k通過發回一個確認信號來回復該詢問。在完成第一時隙(1)內的處理後，道路系統1在圖9的步驟S14發現，分別按照通信協議類型「2」與「k」運行的兩個車載單元9b與9k已經作出了響應。根據這一檢測結果，道路系統1將進入如圖12所示的第二以及隨後時隙T(2)至T(5)內的處理，在其中只按照通信協議類型「2」與「k」重複執行該通信處理。在第二至第五時隙T(2)至T(5)內就完成了這兩輛車的記帳處理。然後系統1就準備就緒與將要進入通信區域E的兩輛車上裝備的另外兩個車載單元進行通信。
所以，除了與該第二實施例所具有的完全相同或類似的優點之外，符合該第三實施例的ETC系統還可以具有其他的優點。換句話說，即使在通信區域內同時出現多部車輛，道路系統1也能夠以更快、更有效的方式與這多個車載單元通信。即使將不同的協議類型加到道路系統的協議之中也能進行這種通信，所以記帳處理也能夠得以執行而不會失敗。
修改
符合本發明的ETC系統並不局限於上述結構，可以按其他各種形式對它進行修改或改進。
舉例來說，送到控制器2的協議選擇信號可以由控制器2自己生成，而不限於前述的、這種信號由外部控制裝置提供的結構。而且，對裝備有相同協議類型的多種車載單元的多部車輛，為了處理它們同時在一個通信區域內出現的情況，可以對符合本發明的ETC系統加以修改，使得每個通信時隙被設置成一個足以與這些單元進行多次通信的時間段，這樣就能夠進行與每個車載單元的通信處理。
此外，定時器Ti與Tj一直被作為示例來說明它們的結構，其中它們的預定計數中的每一個都被設置為一個與一次通信處理所必須的時間段相應的數值，但是，這不是一個固定的數值清單。每一個定時器Ti與Tj的預定計數都可以被設置成一個與允許多次通信處理的時間段相應的數值。再者，每一個定時器Ti與Tj的預定計數也可以被給定為一個由協議類型決定的適當數值。更實際地講，這種預定計數的確定可以考慮通信區域E的長度、駛經該通信區域的車輛速度上限V(km/h)、所採用的協議的通信速度等等。
此外，只要通信按照一組不同協議進行，那麼本發明就可以適用於除了記帳處理以外的各種其他應用。這些應用包括停車場管理、電子牌照管理、交通流量調查。
權利要求
1.通過與一部駛經預定通信區域的車輛上所安裝的車載單元進行通信來執行記帳處理的一個固定站通信系統，該系統包括一個控制器，包括一個設計成能夠生成一個協議選擇信號的協議控制器以及一個設計成能夠按照該生成的通信協議選擇信號來控制該通信的通信控制器；以及一個天線單元，包括一個數據機單元和控制裝置，其中該數據機單元被設計成能夠有選擇地包含與一組通信協議類型對應的、多種類型的調製/解調技術，該控制裝置被設計成能夠有選擇地允許該數據機單元被切換到由該協議選擇信號指定的特定的調製/解調技術。
2.如權利要求1的固定站通信系統，其中該數據機單元具有能夠分別按照該多種類型協議運行的一組數據機電路。
3.如權利要求1的固定站通信系統，其中該協議控制器被設計成能夠生成允許該多種類型協議按每個時間段被輪流選擇的協議選擇信號，在該時間段內至少與該車載單元進行一次通信處理。
4.如權利要求3的固定站通信系統，其中該協議控制器被設計成能夠為對應於要在一個時隙內處理的多種類型協議的一次通信處理而生成協議選擇信號，而且該天線單元的控制裝置在接收到來自該通信區域內出現的車載單元的響應時，通過在一組時隙上的通信處理來執行記帳處理。
5.如權利要求3的固定站通信系統，其中該協議控制器被設計成具有確定該通信區域內出現的車輛上所安裝的車載單元的協議類型的裝置，不斷生成與該確定的協議類型對應的協議選擇信號、直到該車載單元的通信處理完成的裝置，以及為下一種協議類型生成該協議選擇信號的裝置。
6.如權利要求3的固定站通信系統，其中該協議控制器被設計成具有為需要在一個時隙內處理的、與多種類型協議對應的一次通信處理生成協議選擇信號的裝置，確定在該時隙內是否從該通信區域內出現的車載單元接收到一個響應的裝置，以及在接收到該響應的情況下，重複生成相同的、能夠使該通信處理按照該發出響應的車載單元的協議來執行的協議選擇信號、直到該通信處理完成的裝置。
7.如權利要求6的固定站通信系統，其中該協議控制器被設計成包括一個裝置，該裝置在該接收到的響應由兩個或多個響應構成的情況下，可以重複生成相同的、能夠使該通信處理按照該發出響應的兩個車載單元的兩個協議來執行的協議選擇信號，直到對該兩個車載單元的通信處理完成為止。
8.一個電子收費系統，包括一個安裝在車輛上的車載單元；以及一個為記帳處理而對駛經預定通信區域的車輛上安裝的車載單元進行通信的固定站通信系統，其中該固定站通信系統包括一個控制器，它包括一個設計成能夠生成一個協議選擇信號的協議控制器以及一個設計成能夠按照該生成的通信協議選擇信號來控制該通信的通信控制器；以及一個天線單元，它包括一個數據機單元以及控制裝置，該數據機單元被設計成能夠有選擇地包含與一組通信協議類型對應的、多種類型的調製/解調技術，該控制裝置被設計成能夠有選擇地允許該數據機單元被切換到由該協議選擇信號指定的特定的調製/解調技術。
9.如權利要求8的電子收費系統，其中該協議控制器被設計成能夠生成允許該多種類型協議按每個時間段被輪流選擇的協議選擇信號，在該時間段內至少與該車載單元進行一次通信處理。
10.如權利要求8的電子收費系統，其中該協議控制器被設計成能夠為需要在一個時隙內處理的、與多種類型協議對應的一次通信處理生成協議選擇信號，而且該天線單元的控制裝置在接收到來自該通信區域內出現的車載單元的響應時，通過在一組時隙上的通信處理來執行記帳處理。
11.如權利要求8的電子收費系統，其中該協議控制器被設計成具有生成允許該多種類型協議被輪流切換的協議選擇信號的裝置，確定該通信區域內出現的車輛上所安裝的車載單元的協議類型的裝置，連續生成與該確定的協議類型對應的協議選擇信號、直到對該車載單元的通信處理完成的裝置，以及為下一種協議類型生成該協議選擇信號的裝置。
12.如權利要求8的電子收費系統，其中該協議控制器被設計成具有為輪流執行需要在一個時隙內處理的、與多種類型協議中的每一個對應的一次通信處理生成協議選擇信號的裝置，確定在該時隙內是否從該通信區域內出現的車載單元接收到一個響應的裝置，以及在已經接收到該響應的情況下，重複生成相同的、能夠使該通信處理按照該發出響應的車載單元的協議來執行的協議選擇信號並直到該通信處理完成的裝置。
13.權利要求12的電子收費系統，其中該協議控制器被設計成包括一個裝置，該裝置在該接收到的響應由兩個或多個響應構成的情況下，可以重複生成相同的、能夠使該通信處理按照該發出響應的兩個車載單元的兩個協議來執行的協議選擇信號，直到對該兩個車載單元的通信處理完成為止。
14.以電子方式收繳一次通行費的一種通信方法，其中，在車輛駛經一個預定通信區域時，記帳處理通過車輛上安裝的一個車載單元與一個固定站通信系統之間的通信來執行，該固定站通信系統具有一個能夠按照與一組協議對應的多種調製/解調技術來進行通信的數據機單元，該通信方法包括的步驟為生成一個允許該多種類型協議按每個時間段被輪流選擇的協議選擇信號，在該時間段內至少進行一次與該車載單元的通信處理，以及向該數據機單元提供該協議選擇信號，使得該數據機單元按照與該協議選擇信號指定的特定協議對應的特定的調製/解調技術來進行通信。
15.權利要求14的通信方法，其中該生成步驟被設計成能為需要在一個時隙內處理的、與多個協議對應的一次通信處理生成協議選擇信號，該通信方法還包括如下步驟，即當接收到來自該通信區域內出現的車載單元的響應時，通過對一組時隙的通信處理來執行該記帳處理。
16.權利要求14的通信方法，其中該生成步驟被設計成能生成該協議選擇信號以便允許該多種類型協議被輪流切換，該通信方法還包括如下步驟確定該通信區域內出現的車輛上安裝的車載單元的協議類型，連續生成與該確定的協議類型對應的協議選擇信號，直到對該車載單元的通信處理完成為止，以及為下一種協議類型生成該協議選擇信號。
17.權利要求14的通信方法，其中該生成步驟被設計成能生成該協議選擇信號以便輪流執行需要在一個時隙內處理的、與多種類型協議中的每一種協議類型對應的一次通信，該通信方法還包括如下步驟判斷在該時隙內是否已經接收到來自該通信區域內出現的該車載單元的一個響應，以及在已經接收到響應的情況下，反覆生成相同的、能夠使該通信處理按照該發出響應的車載單元的協議來執行的協議選擇信號，直到該通信處理完成為止。
18.權利要求17的通信方法，其中該生成步驟被設計成在所接收到的響應由兩個或更多響應構成的情況下，能夠反覆生成相同的、使該通信處理按照該發出響應的兩個車載單元的兩個協議來執行的協議選擇信號，直到對這兩個車載單元的通信處理完成為止。
全文摘要
一個通行費電子收費(ETC)系統包括一輛車上安裝的一個車載單元以及一個固定站通信系統。這個通信系統執行操作，對駛經預定通信區域內的車輛上安裝的車載單元進行通信來進行記帳處理。該固定站通信系統由一個控制器與一個天線單元構成。該控制器包括一個設計成能夠生成一個協議選擇信號的協議控制器以及一個設計成能夠根據該生成的通信協議選擇信號來控制該通信的通信控制器。該天線單元包括一個數據機單元以及控制裝置，該數據機單元被設計成能夠有選擇地包含與一組通信協議類型對應的、多種類型的調製/解調技術，該控制裝置被設計成能夠有選擇地允許該數據機單元被切換到由該協議選擇信號指定的特定的調製/解調技術。
文檔編號G07B15/00GK1426025SQ02152869
公開日2003年6月25日 申請日期2002年11月26日 優先權日2001年11月26日
發明者遠山一昌 申請人:株式會社電裝