專利名稱：公路天線設(shè)備的制作方法
本申請是2000年6月27日提出的申請?zhí)枮?0119301.5，名稱為“公路天線設(shè)備”的申請的分案申請。
本發(fā)明涉及一種公路天線，與一電氣通行費(fèi)收集(ETC)系統(tǒng)一起使用，此系統(tǒng)可以自動地通過無線電通訊收集通行費(fèi)而不牽涉暫時停下一部正在通過一收稅路的收費(fèi)大門的行駛中的車輛。
本發(fā)明還涉及一種發(fā)射器、一種接收器、一種無線電系統(tǒng)，以及一種設(shè)定通訊區(qū)域的方法，它們?nèi)歼m用于窄帶通訊，諸如由一種收稅路電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)(此后簡稱作一“ETC”系統(tǒng))實(shí)施的通訊，而且它可以控制一建立在一蜂窩臺與一移動臺之間的無線電發(fā)射的輸出。
其次，本發(fā)明涉及一種行駛速度保障系統(tǒng)，可確定一車輛是否正在超過設(shè)定在一收稅路或一普通道路上的車輛速度限度而行駛，并向正在超過此速度限度而行駛中的車輛的駕車人發(fā)出一項(xiàng)通知，以及與此系統(tǒng)一起使用的天線。
一行駛中的車輛通常一直被要求在一收稅路的一收費(fèi)大門處暫時停下，并從一官員那里收取一高速公路通行票或向他繳付通行費(fèi)，因而大大地促成交通擁堵。針對這樣一種干擾，一直企圖把一種電氣通行費(fèi)收集(ETC)系統(tǒng)作為一種可免除必需暫時停車的不停車收費(fèi)大門系統(tǒng)而付諸實(shí)用。
圖27表明一計(jì)劃付諸實(shí)用的實(shí)例ETC系統(tǒng)。在此圖紙中，一車輛1配備一車載無線電裝置2。一公路天線4裝在一立柱3上并在一條公路R上方的某一位置處。無線電通訊建立在車載無線電裝置2與公路天線4之間。一車輛傳感器5設(shè)置在公路R的兩側(cè)，用于以光學(xué)方式檢測車輛1的通行。
天線4建立了與裝在一正在通過立柱3的車輛1之內(nèi)的車載無線電裝置的無線電通訊，以便從而通過使用無線電裝置2來逐一登記車輛1的擁有人。比如，用于逐一登記車輛1擁有人的ID信息被寫入車載無線電裝置2。
每當(dāng)車輛1通過立柱3時，通行費(fèi)和用于逐一登記車輛1擁有人的信息均被寫入天線4的一貯存區(qū)域。通行費(fèi)和車輛擁有人ID信息，當(dāng)車輛1通過立柱1時已經(jīng)取得，通過天線4被傳送到一未圖示的中心。此未圖示的中心綜合各通行費(fèi)并在每月基礎(chǔ)上從一直通過立柱3的車輛1擁有人那里收集這些通行費(fèi)。
在此系統(tǒng)中，在一設(shè)置在一收稅公路上的車輛檢測器5已經(jīng)檢測出車輛1的通行之后，有關(guān)一項(xiàng)通行費(fèi)的無線電通訊建立在天線4與車載無線電裝置2之間。因此，通行費(fèi)的收集順利實(shí)現(xiàn)而不牽涉暫時停下一行駛中的車輛。
在設(shè)計(jì)ETC系統(tǒng)方面，規(guī)定了建立在車載無線電裝置2與公路天線4之間的無線電通訊的一個覆蓋區(qū)域。圖28是一平面視圖，表明一實(shí)例覆蓋區(qū)域。一帶陰影的通訊區(qū)域F1是一個范圍，在其內(nèi)可以建立車載無線電裝置2與公路天線4之間的無線電通訊。余留區(qū)域，亦即一非反應(yīng)區(qū)域F2，是一個范圍，在其中不允許無線電通訊。
公路天線4的一電場水平主要可確定無線電通訊是否是可行的。在一種其中公路天線4的電場大于一預(yù)定水平的情況下，車載無線電裝置2可以執(zhí)行一接收操作，從而使無線電通訊成為可能。相反，在一種其中公路天線4的電場小于一預(yù)定的非反應(yīng)水平的情況下，車載無線電裝置不能執(zhí)行一接收操作。因此，車載無線電裝置2在其中不能建立無線電通訊的區(qū)域取作一非反應(yīng)區(qū)域。
在前述情況下，公路天線4具有一鮮明的方向圖型，而公路天線4在立柱3上的安裝角度大大地影響電場的分布。圖29表明裝在立柱3上的一實(shí)例公路天線4。圖40表明在高出公路R1米的某一位置處和相對于車輛行駛所在方向的接收電場的實(shí)例分布。
一如圖30之中所示，一電場水平L1表明一可通訊的門檻水平，而一電場水平L2表明一非反應(yīng)門檻水平。從

圖10中可以理解，通訊區(qū)域F1和非反應(yīng)區(qū)域F2，示于圖28之中，均參照這些門檻水平予以具體化。
圖31表明在一種其中只是改變公路天線4的安裝角度并示于圖29的情況下生成的一電場的實(shí)例分布。在此情況下，示于圖28之中的預(yù)定通訊區(qū)域F1不被確保，而接收功率一大于可通訊的門檻值水平L1，而且車載無線電裝置2可以以此實(shí)施一接收操作-存在于非反應(yīng)區(qū)域F2之中，這樣ETC系統(tǒng)有可能發(fā)生失靈。
比如，一如圖32之中所示，在一種其中一不具有車載無線電裝置的車輛1A和一具有車載無線電裝置的車輛1B均通過ETC系統(tǒng)而車輛1B緊隨在車輛1A后面的情況下，各車輛傳感器5會檢測出車輛1A。不過，無線電通訊建立在公路天線4與車輛1B的車載無線電裝置2之間。結(jié)果，ETC會出發(fā)失靈，從而允許車輛1A通過而不繳費(fèi)。
為了防止故障，用于事先查明公路天線4的安裝角度(此后簡稱作“安裝角度”)的裝置則成必需。在裝設(shè)公路天線4時，直立高度為5米或以上的立柱3通過利用一挖斗車輛或一類似車輛予以裝定。在裝設(shè)公路天線4之后，公路天線4的安裝角度θ不能容易地查明。不過，一般認(rèn)為，裝設(shè)之后公路天線4的安裝角度θ可以因一陣風(fēng)吹或一次地震而予以改變。
圖33是一平面視圖，表明一實(shí)例覆蓋區(qū)域。一如圖33之中所示，在設(shè)計(jì)ETC系統(tǒng)方面，規(guī)定了一個建立在車載無線電裝置2與公路天線4之間的無線電通訊覆蓋區(qū)域。一通訊區(qū)域F1是一個范圍，其中無線電通訊可以建立在車載無線電裝置2與公路天線4之間。余留的區(qū)域是一個范圍，其中無線電通訊不被允許。
在前述ETC系統(tǒng)中，通訊區(qū)域F1必須借助于公路天線4的指向性予以覆蓋。不過，公路天線4的發(fā)射功率由于環(huán)境或長期變化而變化，通訊區(qū)域F1的范圍也隨之變化，從而導(dǎo)致某一系統(tǒng)故障。其次，取決于公路天線4安裝角度的變動，通訊區(qū)域F1大為改變，從而干擾了一部行駛在一相鄰車道上的車輛所建立的無線電通訊。
圖34表明一共用的發(fā)射電路50。在圖34中，參照編號51表示一無線電部分；52表示一水平控制衰減器；以及53表示一天線。
發(fā)射電路50用于比如一ETC系統(tǒng)。按照此系統(tǒng)，一窄帶通訊區(qū)域形成在設(shè)置在一收稅路兩側(cè)上的兩無線電裝置之間的空間之內(nèi)。無線電通訊通過使用一預(yù)定頻率(比如一5.8GHz的頻帶)無線電波建立在一行駛中的車輛與公路無線電裝置之間，以便從而收集由于使用收稅路的通行費(fèi)。
圖35表明一天線，設(shè)置在一ETC系統(tǒng)的收費(fèi)大門處。在圖35中，參照編號61表示一公路天線；62表示一安全島；63表示一車道；以及64表示一通訊區(qū)域。比如，一部正行駛在比如一車道63a上的車輛，只在一通訊區(qū)域64a之內(nèi)與一公路天線61a建立通訊。
在防止一用在一相鄰車道上的無線電波中有機(jī)會出現(xiàn)干擾，或者防止與行駛在同一車道上感興趣的車輛之前或之后的另一部車輛的錯誤通訊方面，通訊區(qū)域64的范圍最好是保持恒定。為此原因，從示于圖34之中的天線53輸出的一發(fā)射e.i.r.p值必須被設(shè)定到一預(yù)定數(shù)值。
不過，在發(fā)射電路50的各構(gòu)件器件方面會出現(xiàn)一些變異，亦即無線電部分51的發(fā)射輸出或天線53的天線增益。為了免除這些變異，各個構(gòu)成器件必須通過使用水平控制衰減器52予以調(diào)節(jié)。
公路天線具有一方向圖型，諸如示于圖36之中者，而公路天線的通訊區(qū)域則因天線的安裝角度而異。因此，此角度必須予以調(diào)節(jié)以確保一所需的通訊區(qū)域。為每一角度測定接收場強(qiáng)是需要大量人力的。
其次，ETC系統(tǒng)必須確保高度可靠的通訊。為此目的，一個其中無線電通訊應(yīng)當(dāng)建立的通訊區(qū)域和一個其中不應(yīng)當(dāng)建立任何通訊區(qū)域的非反應(yīng)區(qū)域，必須按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范而予以具體化。因此，這種規(guī)范通常是通過賦予公路天線以鮮明的方向圖型而實(shí)現(xiàn)的。
不過，從公路天線或車載無線電裝置發(fā)出的無線電波不僅傳布到一感興趣的車道，由于由各車輛或各周圍設(shè)施引起的一無線電波的多次反射，也還傳布到相反的車道。因此，與一部對其不允許收取費(fèi)用的前來車輛錯誤地建立了無線電通訊，而且可能對一部前來車輛錯誤地收取了通行費(fèi)。
其次，ETC系統(tǒng)可免除在一收費(fèi)大門處暫時停下一部車輛的必要性。不過，一行駛中的車輛可能以高速通過一收費(fèi)大門或即使在車輛已經(jīng)進(jìn)入一普通道路之后保持以同樣速度行駛。因而，車輛變得容易引起交通事故。為了防止交通事故，需要一種行駛速度保障系統(tǒng)，用于測定一部正行駛在采用一ETC系統(tǒng)的公路上的車輛之行駛速度，以便從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)行駛。
與實(shí)際應(yīng)用一收稅路ETC系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，消除了在一收費(fèi)大門處暫時停下一部車輛的必要性。結(jié)果，可以予計(jì)，一部行駛中的車輛可以高速通過一收費(fèi)大門或從一收稅路進(jìn)入一普通道路而未察覺到變更法定速度。
其次，為了避免與一部正行駛在一相鄰車道上建立無線電通訊，ETC系統(tǒng)以在由公路天線4形成的一狹窄的通訊區(qū)域F1之內(nèi)的一5.8GHz的頻率建立了無線電通訊。
圖37A和37B表明公路天線4的方向圖型。圖37A表明公路天線的一水平方向圖型，而圖37B表明公路天線4的一垂直方向圖型。一如從這些特性曲線明顯可見，公路天線4顯示的水平和垂直圖型是，其中一通訊區(qū)域可以形成在一相對于中心-20至+20度的狹窄范圍之內(nèi)。
本發(fā)明想要克服背景技術(shù)的這樣一種缺點(diǎn)并目的在于提供一種公路天線，其中公路天線的安裝角度在公路天線已經(jīng)裝在一立柱上之后可以容易查明。
本發(fā)明想要克服背景技術(shù)的這樣一種缺點(diǎn)開目的在于提供一種公路天線，后者可以借助于控制公路天線而防止在通訊區(qū)域中出現(xiàn)變化并防止出現(xiàn)系統(tǒng)故障或由行駛在一相鄰車道上的一部車輛形成的對無線電通訊的干擾。
本發(fā)明想要克服背景技術(shù)的這樣一種缺點(diǎn)并目的在于提供一種發(fā)射器、一接收器、一無線電系統(tǒng)，以及一通訊區(qū)域設(shè)定方法，這一切能夠節(jié)省為測定場強(qiáng)所需的勞力并確保一所需的通訊區(qū)域。
本發(fā)明想要克服背景技術(shù)的這樣一種缺點(diǎn)并目的在于提供一種公路天線，后者可防止出現(xiàn)與一部行駛在相反車道上的前來車輛的錯誤通訊。
本發(fā)明的目的在于提供一種行駛速度保障系統(tǒng)，向一部超過速度限度而行駛的車輛發(fā)出降低速度的警告，以便從而防止一部車輛以超出法定的速度行駛并保障一部車輛在收稅路或普通道路上的平穩(wěn)行駛。
本發(fā)明想要克服背景技術(shù)的缺點(diǎn)并目的在于提供一種公路天線，即使當(dāng)一構(gòu)件位于公路天線上方某一高架位置處時也能形成一狹窄的通訊區(qū)域。
按照本發(fā)明的第一方面，一公路天線設(shè)備包括一公路天線，裝在一立柱上和在一條公路上某一高架位置處，并建立了與裝在一部正行駛在公路上的車輛之內(nèi)的一車載無線電裝置的無線電通訊；以及一激光光束發(fā)射裝置，裝在公路天線上并照射一激光光束在公路表面上的一預(yù)定位置上。公路天線安裝角度的某一偏移可以根據(jù)公路表面上一預(yù)定位置與公路表面上一激光光束實(shí)際照射所在的某一位置之間的距離而容易地予以查明。
最好是，符合本發(fā)明第一方面的公路天線還包括一激光光束接收裝置，裝在公路表面上的預(yù)定位置上并接收從激光光束發(fā)射裝置發(fā)出的一激光光束，其中公路天線的操作當(dāng)激光光束接收裝置不能接收激光光束時被停止下來。在一種其中激光光束接收裝置無法接收從已經(jīng)在裝設(shè)公路天線時設(shè)置在公路上方一預(yù)定高架位置處的激光光束發(fā)射裝置發(fā)出的激光光束的情況下，顯然是，公路天線的安裝角度已經(jīng)出現(xiàn)變化。因此，公路天線的操作被停止下來，以便避免一電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)的某種操作故障。
按照本發(fā)明的第二方面，一種公路天線設(shè)備包括一公路天線，設(shè)置在公路上方某一高架位置處并與一裝在一部行駛在公路上的車輛之內(nèi)的車載無線電裝置建立了無線電通訊；一接收器，設(shè)置在公路表面上一預(yù)定位置處和一通訊區(qū)域之內(nèi)，可接收從公路天線輸出的無線電波，并可輸出一正比于無線電波功率的信號；以及一控制器，用于根據(jù)從接收器輸出的信號來確定公路天線的發(fā)射功率，其中控制器可控制公路天線，以便防止公路天線的發(fā)射功率超過一預(yù)定數(shù)值。接收器可檢測公路天線的發(fā)射功率，以及一正比于如此檢測出來的發(fā)射功率的信號反饋給控制器，以便從而調(diào)節(jié)公路天線的發(fā)射功率而防止在通訊區(qū)域方面出現(xiàn)某一變化。
最好是，一些接收器設(shè)置在形成在公路上的通訊區(qū)域的各個角落處，而控制器依據(jù)從各個接收器輸出的各信號來確定公路天線的安裝角度，以便從而檢測天線角度相對于一預(yù)定角度的某一偏移。從各個接收器輸出的各信號被反饋給控制器，而控制器根據(jù)這些信號檢測公路天線的安裝角度，以便從而檢測相對于公路天線一預(yù)先設(shè)定的初始角度的某一偏移。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種設(shè)定通訊區(qū)域的方法，包括以下各步驟當(dāng)一接收器接收從一發(fā)射器發(fā)射的一無線電波時，為一接收到的信號的每一幀測定一接收率；在每一幀基礎(chǔ)上檢測接收率方面的變化，此變化是由從發(fā)射器發(fā)射的無線電波的、一發(fā)射輸出方面的某一變化引起的；以及把在檢測出一適合于建立發(fā)射器與接收器之間一所需通訊區(qū)域的接收率時所獲得的一發(fā)射輸出設(shè)定到發(fā)射器之中。此方法可通過一些簡單的作法確保一所需的通訊區(qū)域，同時免去為測定場強(qiáng)所需的人力。
按照本發(fā)明的第四方面，一無線電系統(tǒng)包括一發(fā)射部分，包括一調(diào)制部分，用于生成一調(diào)制信號；一增益控制器，用于控制一發(fā)射輸出；一功率放大部分，用于把一發(fā)射信號放大到一所需的水平；一天線；以及一接收部分，包括一天線；一頻率轉(zhuǎn)換器，把通過天線接收到的一高頻信號轉(zhuǎn)換成一中頻；一解調(diào)部分，用于解調(diào)此中頻；一解碼部分，用于把一解調(diào)過的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及一接收率檢測器，可為一接收到的信號的每一幀檢測一接收率。根據(jù)由接收部分的接收率檢測器在每一幀基礎(chǔ)上檢測出的接收率，發(fā)射部分的增益控制器改變一發(fā)射輸出。結(jié)果，一所需的通訊區(qū)域可以設(shè)定在發(fā)射部分與接收部分之間的空間之內(nèi)。此時，不需要測定場強(qiáng)。
按照本發(fā)明第五方面，本發(fā)明提供一種發(fā)射器，包括一調(diào)制部分，用于生成一調(diào)制信號；一增益控制器，用于控制一發(fā)射輸出；一功率放大部分，用于把一發(fā)射信號放大到一所需水平；以及一天線，其中增益控制器基于當(dāng)一接收器接收一發(fā)射信號時所確定的、每一幀的一接收率而改變發(fā)射輸出。基于由接收器在每一幀基礎(chǔ)上檢測出的接收率，發(fā)射器的發(fā)射輸出可以設(shè)定到一個所需的通訊區(qū)域可以依之實(shí)現(xiàn)的數(shù)值。
最好是，增益控制器包括一數(shù)據(jù)設(shè)定裝置和一電壓控制式放大器，并可隨意地借助于改變一放大增益而改變一通訊區(qū)域。通訊區(qū)域可以借助于改變電壓控制式放大器的增益而予以改變。
最好是，增益控制器包括一數(shù)據(jù)設(shè)定裝置和一電壓控制式放大器，并可隨意地借助于改變一放大增益而改變一通訊區(qū)域。一通訊區(qū)域可以借助于改變電壓控制式衰減器的衰減量而予以改變。
最好是，天線具有一種借助于從接收率檢測器輸出的一信號來調(diào)節(jié)天線設(shè)置角度的功能，并可隨意地借助于改變角度而改變一通訊區(qū)域。改變天線安裝角度，以便從而使得可能改變一通訊區(qū)域。
按照本發(fā)明的第六方面，一接收器包括一天線，用于接收從一發(fā)射器發(fā)射出的一種無線電波；一頻率轉(zhuǎn)換器，用于把通過天線接收到的一高頻信號轉(zhuǎn)換成一中頻；一解調(diào)部分，用于解調(diào)此中頻；一解碼器，用于把解調(diào)過的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以及一接收率檢測器，用于為接收到的信號的每一幀檢測一接收率，其中一通訊區(qū)域可以隨意地根據(jù)由接收率檢測器檢測出的每一幀的接收率，借助于改變發(fā)射器的一發(fā)射輸出而予以改變。根據(jù)在每一幀基礎(chǔ)上獲得的一接收率，發(fā)射器的一發(fā)射輸出可以設(shè)定得以致實(shí)現(xiàn)一所需的接收區(qū)域。
按照本發(fā)明的第七方面，一公路天線設(shè)備包括一公路天線，設(shè)置在一條公路上方的某一高架位置處并建立起與一裝在一部行駛在公路上的車輛中的車載裝置的無線電通訊；一多普勒信號處理器，基于由于多普勒效應(yīng)而出現(xiàn)在一反射波頻率方面的變化來檢測車輛的行駛方向，反射波是當(dāng)從公路天線發(fā)出的一發(fā)射波由車輛予以反射時形成的；以及一控制器，用于阻止與一部行駛在與其上受檢測車輛正在行駛的車道相反的車道上的車輛建立通訊。一發(fā)射波從設(shè)置在公路上某一高架位置處的公路天線上發(fā)出，而車輛可反射此發(fā)射波，以便從而生成一反射波。如此反射過來的波由公路天線予以接收。依照反射波，檢測正比于車輛速度而偏移的各多普勒信號，并利用多普勒效應(yīng)檢測車輛的行駛方向。因而，無線電通訊只與一部行駛在感興趣的一條車道上的車輛建立，而與一部行駛在相反車道上的車輛建立通訊是受到阻止的。
最好是，公路天線包括一反射波提取裝置，可接收當(dāng)從用于建立無線電通訊和收集通行費(fèi)的公路天線發(fā)出的發(fā)射波由車輛反射時生成的反射波以及一從車載裝置發(fā)出的接收波，以便從而提取只是反射波。通過利用當(dāng)發(fā)射到用于建立無線電通訊和收集通行費(fèi)的車載裝置的一發(fā)射波由車輛反射時生成的一反射波，行駛中的車輛的行駛方向由多普勒效應(yīng)予以檢測，從而阻止與行駛在相反車道上的車輛建立通訊。
按照本發(fā)明的第八方面，一行駛速度保障系統(tǒng)包括一車載無線電裝置，有待裝在一行駛中的車輛之內(nèi)；一天線，建立起與此車輛的無線電通訊并有待裝在一條公路上方某一位置上；以及一確定裝置，設(shè)置在天線之內(nèi)并根據(jù)車輛的行駛速度和對應(yīng)于一反射波的信號來確定車輛的行駛速度是否適于一規(guī)定在一條公路上的速度限定，反射波是由于從天線發(fā)出的一無線電波當(dāng)車輛趨近或離開天線時由車輛反射而生成的。一降低行駛速度的警告可以發(fā)送給超過速度限度而行駛的一部車輛的駕車人，以便從而限制一條連接一收稅路到一普通道路的公路上的車輛速度。結(jié)果，本發(fā)明可以促使駕車人在一條連接一收稅路和一普通道路的公路上從事安全駕駛。
最好是，天線包括一接收器，用于接收一反射波，此反射波是當(dāng)一發(fā)射給車載裝置的無線電波由車輛反射時生成的；以及一檢測器，用于檢測由接收器接收到的信號和車輛的速度。車輛的行駛速度可以根據(jù)接收到的信號和檢測出的車輛行駛速度加以限制。
最好是，天線包括一速度警告裝置，使由檢測器檢測出的車輛行駛速度對比于一預(yù)定的警告速度，確定車輛的速度是否超過此警告速度，以及如果車輛的速度超過警告速度，則向車輛發(fā)出警告。一警告通知可以根據(jù)接收到的信號和檢測出的車輛行駛速度發(fā)送給一部超過速度限度行駛的車輛的駕車人。
本發(fā)明提供一種天線與一行駛速度保障系統(tǒng)一起使用，包括一車載無線電裝置，有待裝在一行駛中的車輛之內(nèi)；一天線，建立與車載無線電裝置的無線電通訊并有待設(shè)置在一條公路上方某一位置處；以及一測定裝置，用于當(dāng)車輛趨近或離開天線時借助于多普勒效應(yīng)根據(jù)一對應(yīng)于一反射波的信號來測定行駛車輛的速度，此反射波是當(dāng)一無線電波由車輛反射時生成的，其中公路既包括一收稅路，也包括一普通道路。一限度規(guī)定給超過速度限度行駛的一部車輛的駕車人，以便從而防止汽車事故。因而，本發(fā)明可使駕車人能夠查明他的車輛正在超過一速度限度行駛并向駕車人發(fā)出警告。結(jié)果，可以防止一部汽車超過一規(guī)定在一收稅路或一普通道路上的速度限度而行駛。
最好是，天線包括一接收器，用于接收由于一無線電波發(fā)射給車載無線電裝置而由車輛反射過來的一無線電波；以及一檢測器，用于檢測由接收器接收到的信號和車輛的速度。一限度可以根據(jù)一接收到的信號和檢測出的車輛速度規(guī)定于一部車輛的速度。
最好是，天線包括一速度警告裝置，使由檢測器檢測出的車輛行駛速度對比于一預(yù)定的警告速度，確定車輛速度是否超過此警告速度，以及如果車輛超過警告速度，則向車輛發(fā)出警告。一警告可以根據(jù)一接收到的信號和檢測出的車輛速度發(fā)送給一部正在超過速度限度而行駛的車輛的駕車人，以便從而使駕車人查明他的車輛正在超過速度限度行駛。
按照本發(fā)明的第九方面，一公路天線設(shè)備包括一公路天線，設(shè)置在一條公路上某一高架位置處并在公路上設(shè)定一預(yù)定的通訊區(qū)域；以及一頂板狀的構(gòu)件，位于公路天線上方某一高架位置處，構(gòu)件的對置于公路天線的一面配置一種無線電波吸收材料，其中無線電通訊建立在公路天線與一裝在一部行駛在公路上和通訊區(qū)域內(nèi)的車輛之內(nèi)的車載裝置之間。最好是，作為無線電波吸收器件，可以使用一種頁片狀無線電吸收器件，一種油漆狀無線電波吸收器件，或者一種多層無線電波吸收器件。
一從公路天線發(fā)出的無線電波由公路反射，而因此反射過來的無線電波由設(shè)置在頂板狀的構(gòu)件上的無線電波吸收器件予以吸收。結(jié)果，形成了一狹窄的通訊區(qū)域，當(dāng)公路天線上方不存在任何構(gòu)件時，這也會形成。
圖1是一例圖，示意性地表明符合第一實(shí)施例的一種公路天線的結(jié)構(gòu)。
圖2是一外部透視圖，表明此公路天線。
圖3是一平面視圖，表明某一位置，當(dāng)此位置位于遠(yuǎn)離一照射目標(biāo)處時，一激光光束應(yīng)當(dāng)照射到它上面。
圖4是一例圖，示意性地表明符合一第二實(shí)施例的一種天線的結(jié)構(gòu)。
圖5是一立面?zhèn)纫晥D，示意性地表明一種電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)，符合第三實(shí)施例的一公路天線用于此系統(tǒng)。
圖6是一平面視圖，表明示于圖5之中的電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)。
圖7是一方框圖，表明符合第三實(shí)施例的公路天線。
圖8是一平面視圖，表明符合本發(fā)明第四實(shí)施例的一種通行費(fèi)收集系統(tǒng)。
圖9是一方框圖，表明符合第四實(shí)施例的公路天線。
圖10是一方框圖，表明符合第五實(shí)施例的一種無線電系統(tǒng)。
圖11表明用在一電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)之中的一幀格式實(shí)例。
圖12A和12B是兩個簡圖，用于說明一項(xiàng)按照第五實(shí)施例設(shè)定一通訊區(qū)域的作業(yè)。
圖13是一方框圖，說明符合第六實(shí)施例的一種發(fā)射器的結(jié)構(gòu)。
圖14是一方框圖，說明符合本發(fā)明第七實(shí)施例的一種發(fā)射器的結(jié)構(gòu)。
圖15是一簡圖，說明符合第七實(shí)施例的一種公路天線的結(jié)構(gòu)。
圖16是一平面視圖，表明符合第八實(shí)施例的一種公路天線的總體構(gòu)造。其中建立了與公路天線設(shè)置所在的一條車道之中的一部車輛的正常無線電通訊。
圖17是一平面視圖，表明符合第八實(shí)施例的公路天線的總體構(gòu)造，其中防止了與在迎面車道之中的一部前來的車輛建立錯誤的通訊。
圖18是一方框圖，表明符合第八實(shí)施例的公路天線。
圖19是一總體透視圖，表明符合第九實(shí)施例的一種行車速度保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖20是一例圖，表明按照第九實(shí)施例一多普勒信號與一部汽車的速度之間的關(guān)系。
圖21是一方框圖，表明符合第九實(shí)施例的一種天線系統(tǒng)。
圖22是一例圖，表明符合本發(fā)明第十實(shí)施例的一種公路天線。
圖23是一截面視圖，用于說明一單層無線電波吸收器件吸收一無線電波所依據(jù)的原理。
圖24是一例圖，表明符合第十一實(shí)施例的一種公路天線。
圖25是一例圖，表明符合本發(fā)明一第十二實(shí)施例的一種公路天線。
圖26是一放大視圖，表明一多層無線電吸收器件。
圖27表明一電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)的實(shí)例。
圖28表明一通訊區(qū)域的實(shí)例。
圖29是一例圖，表明一實(shí)例，其中裝有一公路天線。
圖30表明在車輛行駛方向上電場接收水平的分布實(shí)例。
圖31表明當(dāng)公路天線安裝角度改變時，在車輛行駛方向上電場接收水平的分布實(shí)例。
圖32是一說明性視圖，表明電氣通行費(fèi)收集系統(tǒng)的操作故障實(shí)例。
圖33表明一通訊區(qū)域的實(shí)例。
圖34是一方框圖，表明一共用的發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)。
圖35是一簡圖，表明用在一收稅路ETC系統(tǒng)之中的一收費(fèi)大門天線實(shí)例。
圖36是一簡圖，表明一公路天線的一方向圖型實(shí)例。
圖37A和37B表明一公路天線方向圖型實(shí)例，其中圖37A是一圖線，表明一水平方向圖型，而圖37B是一圖線，表明一垂直方向圖型。
圖38是一例圖，表明由一從公路天線發(fā)射的無線電波所形成的通訊區(qū)域。
圖39是一例圖，表明一無線電波出于一屋頂狀結(jié)構(gòu)的反射。
圖40是一例圖，表明一無線電波出于一鏡像天線的反射。
圖41是一例圖，表明由屋頂狀結(jié)構(gòu)反射過來的無線電波所形成的一通訊區(qū)域?qū)嵗?br> 現(xiàn)在將參照圖紙說明各最佳實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1是一例圖，用于示意性地表明符合本發(fā)明第一實(shí)施例的一種公路天線。在圖紙中，一公路天線104設(shè)置在一立柱103上和在從一路面高架一預(yù)定高度的位置處。一激光光束發(fā)射裝置111裝在公路天線104之內(nèi)。公路天線104和激光光束發(fā)射裝置111連接于設(shè)置在一條公路R上的控制器112上。
圖2是一外部透視圖，表明公路天線104。激光光束發(fā)射裝置111裝在一平面天線表面104a的一個角落之內(nèi)。激光光束發(fā)射裝置111發(fā)射一激光光束的方向由公路天線104的安裝角度θ來確定。
在本發(fā)明中，激光光束發(fā)射裝置111發(fā)射一激光光束的方向(此后簡稱作“發(fā)射方向”)符合公路天線104的取向。不過，激光光束發(fā)射裝置111的發(fā)射方向可以不同于公路天線104的取向。此外，公路天線104上可以設(shè)置許多激光光束發(fā)射裝置111。
現(xiàn)在說明公路天線的操作。在安裝公路天線104時，公路天線104實(shí)際發(fā)出一無線電波，從而測定電場在公路R上的分布。根據(jù)測定結(jié)果，公路天線104查明了通訊區(qū)域F101和非反應(yīng)區(qū)域F102。公路天線104的安裝角度和發(fā)射功率加以調(diào)節(jié)以遵守技術(shù)規(guī)范。
當(dāng)通訊區(qū)域F101和非反應(yīng)區(qū)域F102具體化之后，從激光光束發(fā)射裝置111發(fā)出一激光光束。一目標(biāo)標(biāo)記113設(shè)置在激光光束有待照射在上面的公路R上的一預(yù)定部位處。
在公路天線104安裝角度θ不發(fā)生改變的情況下，激光光束照射所在的一個位置(此后稱作一“照射位置114”)保持不變并位于目標(biāo)標(biāo)記113上。相反，如果公路天線104的安裝角度θ發(fā)生改變，照射位置14則移開目標(biāo)標(biāo)記113。圖3是一平面視圖，表明離開目標(biāo)標(biāo)記113的照射位置114。
由于公路天線104設(shè)置所在位置的高度“h”是已知的，所以，根據(jù)目標(biāo)標(biāo)記113與照射位置114之間的距離，可以容易產(chǎn)生出與公路天線104安裝角度θ的偏差。通訊區(qū)域F101和非反應(yīng)區(qū)域F102可以根據(jù)如此產(chǎn)生出的安裝角度θ的偏差而估算出來。如果ETC系統(tǒng)可能有機(jī)會產(chǎn)生故障，公路天線104的安裝角度θ是可以校正的。
實(shí)施例2圖4是一例圖，示意性地表明符合本發(fā)明，第二實(shí)施例的一種公路天線104的結(jié)構(gòu)。與那些結(jié)合第一實(shí)施例說明過的零件相同的一些零件被賦予相同的參照編號。
在本實(shí)施例中，在裝設(shè)公路天線104時，一激光光束接收裝置115位于公路R上預(yù)定的照射位置113處，用于接收從激光光束發(fā)射裝置111發(fā)出的激光光束。激光光束接收裝置115連接于控制器112。在其他一些方面，符合本實(shí)施例的公路天線在構(gòu)造上全同于用在第一實(shí)施例之中的那種。
在公路天線104安裝角度θ發(fā)生改變的情況下，激光光束接收裝置115無法接收從激光光束發(fā)射裝置111發(fā)出的激光光束。關(guān)于這樣一種操作故障的信被傳送到控制器112，而控制器112則中止公路天線104的操作。如果公路天線104的操作不需要被中止，控制器112可以執(zhí)行發(fā)送一警報(bào)通知給ETC系統(tǒng)操作者的功能。
在示于圖4之中的公路天線結(jié)構(gòu)中，可以預(yù)期的是，即使公路天線104的安裝角度θ不發(fā)生改變，一激光光束當(dāng)車輛101行駛在公路R上時也會中斷，因而激光光束接收裝置115不能收到一激光光束。為此原因，一激光光束的中斷會影響一激光光束的確定接收一這一點(diǎn)可能另外是由某種干擾引起的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)有關(guān)激光光束接收裝置15位置選定的信息和有關(guān)車輛傳感器105的信息予以消除。
實(shí)施例3圖5是一立面?zhèn)纫晥D，示意性地表明一種電氣通行費(fèi)收集(ETC)系統(tǒng)，符合本發(fā)明第三實(shí)施例的一種公路天線施用于此系統(tǒng)。
在圖紙中，一公路天線204設(shè)置在一立柱203上并在從路面高架一預(yù)定高度的某一位置處。無線電通訊建立在公路天線204與車載裝置202之間。其次，一無線電控制器206設(shè)置在一立柱203附近并在一條公路R的一例上。無線電控制器206經(jīng)由一控制線路207連接于公路天線204。
一接收器208，用于接收從公路天線204發(fā)出的一無線電波，設(shè)置在公路R表面上的一預(yù)定部位處。接收器208經(jīng)由一連接線路209連接于無線電控制器206。
圖6是示于圖5之中的一種電氣通行費(fèi)收集(ETC)系統(tǒng)的一平面視圖。通訊區(qū)域F21是一范圍，其中無線電通訊可以建立在車載裝置202與公路天線204之間。接收器208設(shè)置在公路R上和通訊區(qū)域F21內(nèi)的一預(yù)定位置處。
圖7是一方框圖，表明符合本實(shí)施例的公路天線204的結(jié)構(gòu)。公路天線204包括一天線部分241、一可變放大器242，以及一5.8吉赫(GHz)頻帶的信號源243。
其次，無線電控制器206包括一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換部分261，用于把通過連接線路209經(jīng)接收器208進(jìn)入的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；一處理部分262；以及一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換部分263，用于把從處理部分262輸出的信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。接收器208包括一天線部分281，用于從公路天線204接收一無線電波輸出；一接收部分282；以及一檢測電路283，用于檢測一接到的無線。電波。
從公路天線204天線部分241發(fā)出的無線電波由接收器208的一天線部分281和一接收部分282予以接收。在接收器208中，一檢測電路283檢測接到的無線電波并輸出一正比于接收功率的電壓信號到無線電控制器206。
在無線電控制器206中，通過控制線路209從檢測電路283輸出的電壓信號借助于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換部分261，被轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號。處理部分262確定發(fā)射功率并輸出有待用于調(diào)節(jié)公路天線204發(fā)射功率的控制數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)被發(fā)送給數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換部分263，數(shù)據(jù)在該處被轉(zhuǎn)換成模擬控制信號。
如此轉(zhuǎn)換成的模擬控制信號用于控制可變放大器242的放大程度。發(fā)射功率的一初始值事先儲放在處理部分262之中?？勺兎糯笃?42的放大程度通過使用一反饋環(huán)路用以控制，直至發(fā)射功率變得接近于初始值為止，從而把用于發(fā)射無線電波的公路天線204的發(fā)射功率保持恒定。
實(shí)施例4圖8是一立面?zhèn)纫晥D，表明一電氣通行費(fèi)收集(ETC)系統(tǒng)，一種符合本發(fā)明第四實(shí)施例的公路天線施用于此系統(tǒng)。與那些結(jié)合第三實(shí)施例說明過的零件相同的一些零件被賦予相同的參照編號。
在本實(shí)施例中，四部接收器208A、208B、208C和208D設(shè)置在形成在公路R上的通訊區(qū)域F21的相應(yīng)四個角落處。在其他各方面，此ETC系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上全同于用在第三實(shí)施例之中的系統(tǒng)。
圖9是一方框圖，表明符合第四實(shí)施例的一種公路天線的結(jié)構(gòu)。接收器208A到208D，設(shè)置在通訊區(qū)域F21的相應(yīng)四個角落處，都通過相應(yīng)的控制線路209A到209D連接于無線電控制器206。
每一接收器208A至208D包括一天線部分281、一接收部分282和一檢測電路283。無線電控制器206具有模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換部分261，用于把從每一接收器208A至208D的檢測電路283輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換部分261是由比如以一并列形態(tài)配置的四個模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的。
從公路天線204天線部分241發(fā)出的無線電波由每一接收器208A至208D的天線部分281和接收部分282予以接收。檢測電路283檢測由每一接收器208A至208D接到的無線電波并輸出一正比于用于接收無線電波的接收功率的電壓信號到無線電控制器206。
無線電控制器206接收通過相應(yīng)的一條連接線路209A至209D從每一接收器208A至208D的檢測電路283輸出的電壓信號。
如此接收到的電壓信號由模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換部分261轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。處理部分262以一預(yù)定值對比于四個數(shù)字信號，并根據(jù)對比結(jié)果來檢測公路天線204的安裝角度。
比如，在從接收器208A和208D輸出的電壓信號很大而從接收器208B和208C輸出的電壓信號很小的情況下，確定出公路天線204相對于車輛201行駛的方向向左傾斜。如果在公路天線204上已經(jīng)出現(xiàn)很大的傾斜，一無線電波可能干擾由一部正在行走在一相鄰車道上的車輛建立起來的無線電通訊。為了防止這樣一種干擾，會發(fā)出一種警報(bào)。
實(shí)施例5圖10是一簡圖，表明符合本發(fā)明第五實(shí)施例的一種無線電系統(tǒng)的構(gòu)造，此系統(tǒng)采用ASK(振幅偏移鍵控)方案。
在圖10中，參照編號301表示一發(fā)射部分；311表示一ASK(振幅偏移鍵控)調(diào)制部分；312表示增益控制部分；313表示一功率放大部分；以及314表示一天線。增益控制部分312由一電壓控制式放大器312a和一數(shù)據(jù)設(shè)定裝置312b組成。
參照編號302表示一另一組群的接收部分；321表示一天線；322表示頻率轉(zhuǎn)換部分；323表示一ASK(振幅偏移鍵控)解調(diào)部分；以及324表示解碼部分。解碼部分324由一解調(diào)器324a和一接收率確定裝置324b。
現(xiàn)在說明具有以上結(jié)構(gòu)的一種發(fā)射輸出控制電路的運(yùn)作。在發(fā)射部分301中，一由ASK調(diào)制部分311生成的ASK(振幅偏移鍵控)調(diào)制信號在已經(jīng)通過增益控制部分312之后由功率放大部分313予以放大到一所需的水平。如此放大的信號作為一無線電波從天線314發(fā)射出去。增益控制部分312按照數(shù)據(jù)設(shè)定裝置312b的設(shè)定值確定電壓控制式放大器312a的增益。
接收部分302設(shè)置在示于圖35之中車道363上的一任意部位處并執(zhí)行一接收操作。在圖10中，由天線321接到的一高頻信號借助予頻率轉(zhuǎn)換裝置322轉(zhuǎn)換成一中頻，而此中頻由ASK解調(diào)部分323解調(diào)成為一ASK(振幅偏移鍵控)信號。如此解調(diào)的信號由解碼部分324的解調(diào)器324a轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。同時，接收率確定裝置324b，在每一幀基礎(chǔ)上，確定接到的信號是否是正確的發(fā)射數(shù)據(jù)。
圖11表明用在ETC系統(tǒng)之中的一實(shí)例幀格式。示于圖10之中的接收部分302接收一FCMS條塊和或是一MDS(1)條塊或是一MDS(3)條塊。每一條塊包含一16位CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))的誤差檢測代碼并確定接到的數(shù)據(jù)是否是正確的數(shù)據(jù)。
參照圖12A和12B，現(xiàn)在說明示于圖10之中的發(fā)射部分1的一發(fā)射輸出的控制。在示于圖12A和12B之中的天線中，參照編號331表示一由一公路天線361覆蓋的區(qū)域；332表示一所需的通訊區(qū)域；以及302表示接收部分302。
圖12A表明一種情況，其中位于所需通訊區(qū)域332之內(nèi)的接收部分302，由于由公路天線361所形成的覆蓋區(qū)域331，無法建立通訊。同時，由接收部分302的接收率確定裝置324b所進(jìn)行的測定結(jié)果表明，通訊是不可行的。為了使通訊成為可能，重新設(shè)定示于圖10之中的發(fā)射部分301的數(shù)據(jù)設(shè)定裝置312b。電壓控制式放大器的增益被提高，直到由接收部分302的接收率確定裝置324b所實(shí)施的測定顯示出通訊是可行的為止。接收率確定裝置324b在每一幀基礎(chǔ)上測定一接收率，而電壓控制式放大器312a的增益(發(fā)射輸出)當(dāng)測定結(jié)果表明通訊是可行的時候被固定地設(shè)定下來。結(jié)果，由公路天線361形成的覆蓋區(qū)域331當(dāng)接收部分302位于所需通訊區(qū)域332之內(nèi)的時候被正確地設(shè)定，從而使所需通訊區(qū)域332的全部都是可接收的。
圖12B表明一種情況，其中位于通訊區(qū)域以外的接收部分302，由于由公路天線361形成的較寬覆蓋區(qū)域，具有建立的通訊。此時，由接收部分302的接收率確定裝置324b實(shí)施的測定結(jié)果表明通訊是可行的。在此情況下，重新設(shè)定發(fā)射部分的數(shù)據(jù)設(shè)定裝置312b，而接收部分302的接收率確定裝置324b在每一幀基礎(chǔ)上測定一接收率。電壓控制式放大器312a的增益被降低，直到測定結(jié)果表明通訊不是可行的為止。電壓控制式放大器312a的增益當(dāng)由接收率確定裝置324b實(shí)施的測定結(jié)果表明通訊不是可行的時候被固定地設(shè)定下來。結(jié)果，由公路天線361形成的覆蓋區(qū)域331適當(dāng)?shù)赜枰栽O(shè)定，以致位于所需通訊區(qū)域332以外的接收部分302成為不可接收的。
在此實(shí)施例中，接收部分302的接收率確定裝置324b在每一幀基礎(chǔ)上測定一接收率，而發(fā)射部分301的電壓控制式放大器312a的增益根據(jù)測定結(jié)果予以控制，從而確保所需的通訊區(qū)域332。
實(shí)施例6本發(fā)明的第六實(shí)施例現(xiàn)在參照示于圖13之中的方框圖予以說明。一如圖示，本實(shí)施例的發(fā)射部分在結(jié)構(gòu)上全同于示于圖10之中者，除外的是，增益控制部分312的結(jié)構(gòu)改變了。在此略去了全同結(jié)構(gòu)的說明。符合于第六實(shí)施例的增益控制部分312由一放大器312c和一電壓控制式增益控制器313d組成。
在這樣一種結(jié)構(gòu)中，發(fā)射部分301的電壓控制式增益控制器312d的增益控制量按照數(shù)據(jù)設(shè)定裝置312b的設(shè)定量予以確定，從而設(shè)定一發(fā)射輸出。接收部分302的接收率測定裝置324b在每一幀基礎(chǔ)上測定一接收率。發(fā)射部分301的電壓控制式增益控制器312d的增益控制量是可變地予以控制的，從而確保所需的通訊區(qū)域332。此時，可以建議按照類似于用在前所提及的設(shè)定實(shí)例(圖12)之中的那些過程來確保所需的接收區(qū)域332。
實(shí)施例7本發(fā)明的第七實(shí)施例現(xiàn)在予以說明。圖14是一方框圖，表明發(fā)射部分301的另一結(jié)構(gòu)實(shí)例。按照第七實(shí)施例，如圖14之中所述，發(fā)射部分301另外配有安裝角度調(diào)節(jié)裝置341。圖15表明公路天線361的一結(jié)構(gòu)實(shí)例。公路天線361包括一臺架366、一立柱367、一安裝角度調(diào)節(jié)器368，以及一公路天線主體369。
在上述結(jié)構(gòu)中，安裝角度調(diào)節(jié)器368的角度按照角度調(diào)節(jié)裝置341的設(shè)定值予以確定。接收部分302的接收率測定裝置324b在每一幀基礎(chǔ)上接收一接收率，從而確保一所需的通訊區(qū)域。更為具體地說，公路天線361具有一諸如示于圖36之中那樣的方向圖型。一通訊區(qū)域可借助于改變公路天線361的安裝角度而予以移動。根據(jù)業(yè)已在每一幀基礎(chǔ)上測定出來的各接收率，安裝角度調(diào)節(jié)器368借助于變動安裝角度調(diào)節(jié)裝置341的設(shè)定值以致獲得所需的通訊區(qū)域332來調(diào)節(jié)公路天線主體369的角度。
本發(fā)明不限于上述的各實(shí)施例，而ASK調(diào)制部分、增益控制器、功率放大部分、天線、頻率轉(zhuǎn)換裝置、ASK解調(diào)部分、解碼裝置，以及安裝角度調(diào)節(jié)裝置，可在本發(fā)明的范疇內(nèi)予以多路改進(jìn)。
雖然，以前各實(shí)施例已經(jīng)說明了一種采用一振幅偏移鍵控(ASK)方案的無線電系統(tǒng)，但是，本發(fā)明也可以適用于一頻率偏移鍵控(FSK)方案或一相位偏移鍵控(PSK)方案。比如，如果一用于生成一FSK調(diào)制信號的FSK調(diào)制部分用來代替ASK調(diào)制部分311，而一用于解調(diào)一FSK調(diào)制信號的FSK解調(diào)部分用來代替ASK解調(diào)部分323，則可以應(yīng)用一FSK方案的無線電系統(tǒng)。類似地，當(dāng)一PSK調(diào)制部分用來代替ASK調(diào)制部分311而一PSK解調(diào)部分用來代替ASK解調(diào)部分323時，可以應(yīng)用一PSK方案的無線電系統(tǒng)。
實(shí)施例8圖16和17是平面視圖，表明符合本發(fā)明第八實(shí)施例的一種公路天線的整體構(gòu)造。圖16表明與一部行駛在一條其中設(shè)置此天線的車道上的車輛所建立的正常無線電通訊，而圖17表明防止與一部行駛在相反車道上的車輛的錯誤通訊。
一如圖16和17之中所示，裝在一立柱403上的公路天線404向一部車輛401發(fā)射一發(fā)射波wt并接收從裝在車輛401中的一車載裝置402發(fā)射的一接收波，從而與車載裝置402建立無線電通訊。同時，發(fā)射波wt由車輛401予以反射，從而造成一反射波wf。公路天線404也接收反射波wf。
隨著一種波蕩源(亦即，行駛車輛401)趨近一觀測器(亦即，公路天線404)，反射波wf的頻率變得高于發(fā)射波wt的頻率。相反，隨著波蕩源離開觀測器，反射波的頻率wf變得低發(fā)射波wt的頻率。行駛車輛401的行駛方向可以通過如此利多普勒效應(yīng)而予以處理。因此，如果車輛401正行駛在相反車道上，天線系統(tǒng)404可以防止與裝在車輛401中的車載裝置402建立無線電通訊。
圖18是一方框圖，表明符合第八實(shí)施例的公路天線的結(jié)構(gòu)。在此圖紙中，從發(fā)射部分411輸出的發(fā)射波wt借助于一環(huán)形器412只輸出到天線部分413。天線部分413把發(fā)射波wt發(fā)射到公路天線404以外。
在發(fā)射波wt已經(jīng)由裝在車輛401中的車載裝置402接收之后，天線部分413接收從車載裝置402發(fā)射的接收波wr和由車輛401反射過來的發(fā)射波wt造成并正比于車輛401速度而偏移的反射波wf(wt±A)。如此接收的波由環(huán)形器412輸出到一濾波器部分414。
濾波部分414只允許已經(jīng)除去接收波wr之后的反射波wf通過。反射波wf借助于一正交解調(diào)器415與發(fā)射波wt混合，以便從而提取各多普勒信號；亦即，正比于車輛401速度的信號I和信號Q。各多普勒信號被送向一多普勒信號處理部分416。
多普勒信號處理部分416可檢測導(dǎo)致反射波wf的車輛401的行駛方向。由于各多普勒信號，亦即信號I和Q，取決于車輛401的行駛方向而超前或滯后，所以，車輛401的行駛方向可以根據(jù)I與Q兩信號之間的相位關(guān)系而檢測出來。
如此檢測出來的行駛方向被輸出到一控制部分417。控制部分417阻止與一部相反車道上的車輛建立無線電通訊，車輛離開公路天線404行駛(亦即，一有關(guān)車輛行駛方向的信號表明車輛駛離)。
實(shí)施例9本發(fā)明的一第九實(shí)施例現(xiàn)在參照圖19和20予以說明。圖19是一略圖，表明本發(fā)明的構(gòu)造。一如圖19中所示，一天線504裝在一立柱503的一中心板件503A處，而車載無線電裝置502裝在一行駛車輛501之中。
天線504向行駛車輛501的車載無線電裝置502發(fā)射一發(fā)射波wt并接收從車載無線電502發(fā)射的一接收波wr，從而建立與車載無線電裝置502的無線電通訊。同時，天線504接收一當(dāng)發(fā)射波wt由行駛車輛501反射時出現(xiàn)的一反射波wf。
在本實(shí)施例中，隨著一波蕩源(亦即，行駛車輛501)趨近一觀測器(亦即，天線504)，反射波wf的頻率變得高于發(fā)射波wt的頻率。相反，隨著波蕩源離開觀測器，反射波的頻率wf變得低于發(fā)射波wt的頻率。行駛車輛501的行駛速度可以通過如此利用多普勒效應(yīng)而予以處理。
關(guān)于行駛車輛501行駛速度的信息被傳發(fā)送到裝設(shè)在一條公路上的一速度警告機(jī)506，或者到裝在行駛車輛501上的車載無線電裝置502，以便從而向只是一部正以高速行駛的車輛發(fā)出警告。
圖20表明通過利用多普勒效應(yīng)測定一行駛車輛的速度的原理。裝在一立柱503上的一天線504接收當(dāng)一從天線504輸出的發(fā)射波wt由行駛車輛501予以反射時生成的一反射波wf。
比方，倘若已經(jīng)取定發(fā)射波wt進(jìn)入行駛車輛501的角度，行駛車輛21的行駛速度通常由下式表述。
v＝2c·fd/ft·cosθ其中c代表光速，ft代表一發(fā)射頻率，以及fd是一多普勒頻率。
倘若θ＝0(度)和“ft”是5.8吉赫(GHz)，車輛的行駛速度則根據(jù)以下事實(shí)，即1公厘/小時的行駛速度相當(dāng)于10.75赫的多普勒頻率。
圖21是一方框圖，表明符合此實(shí)施例的一種天線。從一發(fā)射部分537輸出的發(fā)射波wt借助于一511示于圖21之中的環(huán)形器發(fā)送到獨(dú)一的天線部分510。
一發(fā)射波wt被發(fā)送到天線部分510。在發(fā)射波wt已經(jīng)由裝在行駛車輛501之內(nèi)的車載無線電裝置502接收之后，從車載無線電裝置502輸出的發(fā)射波wt和一反射波wf-由行駛車輛501反射過來并正比于行駛車輛的行駛速度而偏移-都由天線部分510予以反射并借助于環(huán)形器511發(fā)送到一濾波部分512。
濾波部分512消除一接收波wr而只允許一反射波wf通過。一混合器513使反射波wf與發(fā)射波wt混合，以便從而提取只是一種正比于車輛行駛速度而偏移的多普勒信號。多普勒信號550被發(fā)送到一多普勒信號處理部分514。確定裝置520主要由多普勒信號處理部分514、一控制部分515和一對比器516組成。
多普勒信號處理部分514處理已經(jīng)生成反射波wf的車輛的行駛速度。由于多普勒信號正比于車輛501的速度而偏移，車輛501的速度可以借助于測定多普勒信號550的頻率予以確定。如此確定出來的速度作為速度信息被輸出到控制部分515。
速度信息560和一先前設(shè)定于一貯存部分518的警告速度570都輸入到對比器516，在此，速度信息560與警告速度570相對比。對比的結(jié)果輸出到控制部分515?？刂撇糠?15在從對比器516輸出的結(jié)果是肯定的情況下從速度警告機(jī)506向車輛501發(fā)出一警告通知。
更為具體地說，一警告信號580被發(fā)送到裝在車輛501之內(nèi)的車載無線電裝置502的發(fā)射部分537，車載無線電裝置502以此發(fā)出一警告通知，以便從而促使駕車人降低行駛速度。
實(shí)施例10圖22是一例圖，表明符合本發(fā)明第十實(shí)施例的一種公路天線。一如圖22之中所示，一車輛601配備一車載裝置602，而一公路天線604裝在一立柱603上和一條公路R以上的一高架位置處。無線電通訊建立在車載裝置602與公路天線604之間。一頁片狀無線電波吸收器件612鋪放在一設(shè)置在公路天線604以上的一高架位置處的頂板611的底面。
圖23是一截面視圖，用于說明構(gòu)成頁片狀無線電波吸收器件612的一單層無線電波吸收器件吸收一無線電波的原理。
一如圖23之中所示，頁片狀無線電波吸收器件612是通過把一金屬板件612a疊放在吸收材料612b上而制成的。當(dāng)場Eo的一無線電波進(jìn)入吸收材料612b時，場Er1由吸收材料612b反射過來，而一余留部分的無線電波通過吸收材料612b的內(nèi)部。吸收材料612b可以由阻性纖維、FRP、橡膠鐵素體或橡膠碳制成。
已經(jīng)進(jìn)入吸收材料612b內(nèi)部的無線電波按照吸收材料612b的衰減系數(shù)以一冪函數(shù)的形式衰減下來。不過，無線電波并未充分地減小，并因而無線電波完全由金屬板件612a予以反射。已經(jīng)完全反射的無線電波達(dá)到吸收材料612b的表面，同時由吸收材料612b予以衰減。一部分為此衰減下來的無線電波由吸收材料612b的表面與其內(nèi)部之間的一邊界表面予以反射，而如此反射過來的部分進(jìn)入吸收材料的內(nèi)部。無線電波的余留部分走出吸收材料612b，從而生成場Er2，對應(yīng)于由吸收材料612b反射的無線電波。
無線電波重復(fù)地經(jīng)受前面的各步驟，從而導(dǎo)致許多反射波朝向公路傳播。每當(dāng)無線電波行經(jīng)吸收材料612b的內(nèi)部時，無線電波的電場強(qiáng)度隨著無線電波由頁片狀無線電波吸收器件612予以反射而被逐漸減小。
如果使第一反射場Er1和第二反射場Er2成為強(qiáng)度相等而相位相反，則吸收材料612b的反射系數(shù)成為零。不過，一無線電波離開金屬板件612a的單獨(dú)一次反射在實(shí)用上是不夠的，而必須考慮一無線電波離開金屬板件612a的多次反射。如以上所提及，無線電吸收材料612b使一電場衰減和使電場相位延遲的功能。
現(xiàn)在說明符合第十實(shí)施例的公路天線的操作。公路天線604設(shè)置在公路R上方某一高架位置處并成某一角度。公路天線604借助于射束成形作業(yè)制成，具有一方向圖型，并以一規(guī)定的發(fā)射E.I.R.P水平發(fā)射一無線電波。
從公路天線604發(fā)出的無線電波形成通訊區(qū)域F1并由公路R予以反射。鋪放在頂板611上的頁片狀無線電波吸收器件612吸收反射過來的無線電波，從而防止無線電波的反射，這一點(diǎn)不然是由頂板611造成的。
按照此實(shí)施例，頁片狀無線電波吸收材料612被鋪放在一設(shè)置在公路天線604上方一高架位置處的構(gòu)件上。結(jié)果，形成一個較窄的通訊區(qū)域，這當(dāng)公路天線604上方不存在任何構(gòu)件時也會形成。
實(shí)施例11
圖24是一例圖，表明符合本發(fā)明第十一實(shí)施例的一種公路天線。如圖所示，車輛601配備車載裝置602，而公路天線604裝在立柱603上并在公路R上方的一高架位置上。無線電通訊建立在車載裝置602與公路天線604之間。一油漆型無線電波吸收器件613鋪放在設(shè)置在公路天線604上方的一高架位置處的頂板611底面上，油漆型無線電波吸收器件613在吸收原理和材料方面全同于頁片狀無線電波吸收器件612。
公路天線604設(shè)置在公路R上方的某一高架位置處并成某一角度。公路天線604借助于一射束成形作業(yè)制成，具有一方向圖型，以及以一規(guī)定的發(fā)射E.I.R.P水平發(fā)射一無線電波。
從公路天線604發(fā)出的無線電波形成通訊區(qū)域F1并由公路R予以反射。由公路R反射區(qū)來的無線電波可達(dá)到頂板611。鋪放在頂板611上的油漆型無線電波吸收器件613吸收反射過來的無線電波，從而防止無線電波的反射，不然這就會由頂板611造成。
按照本實(shí)施例，油漆型無線電波吸收材料613鋪放在一設(shè)置在公路天線604上方的一高架位置處的構(gòu)件上。結(jié)果，形成一狹窄的通訊區(qū)域，這在公路天線604上方不存在任何構(gòu)件時也會形成。
實(shí)施例12圖25是一例圖，表明符合本發(fā)明第十二實(shí)施例的一種公路天線。如圖所示，車輛1配備車載裝置602，而公路天線604裝在立柱603上并在公路R上方的一高架位置處。無線電通訊建立在車載裝置602與公路天線604之間。一楔式多層無線電波吸收器件614鋪放在設(shè)置在公路天線604上方的一高架位置處的頂板611底面上。
圖26是楔式多層無線電波吸收器件614的一放大截面。楔式多層無線電吸收器件614由按給定順序疊置一種由一吸收材料制成的楔件14a、一中間多層吸收材料614b和一金屬板件614c而制成。
在頻帶或引入特性方面，一單層無線電波吸收器件具有局限性。為此原因，采用一種多層構(gòu)件，其中一種其材料常數(shù)接近于空氣的材料設(shè)置在靠近一吸收器件表面的位置處，而一種具有較大無線電波吸收特性的材料設(shè)置在一吸收器件的較深位置上。因此，獲得一種較寬的無線電波吸收特性，其中，即使稍微改變一下反射過來的無線電波的頻率，無線電波也會進(jìn)入吸收器件內(nèi)部并逐漸衰減。其次，吸收器件制成為具有一種楔件或金字塔幾何形狀，從而減小吸收器件的表面面積。即使當(dāng)一吸收器件是由單獨(dú)一種材料制成時，吸收器件的介電常數(shù)相當(dāng)?shù)氐靡詼p小，從而獲得的介電常數(shù)接近于空氣的介電常數(shù)。
現(xiàn)在說明符合第三實(shí)施例的公路天線的操作。公路天線604是借助于一種射束成形作業(yè)而制成的，具有一方向圖型，以及設(shè)置在公路R上方的某一高架位置處并成某一角度。公路天線604以一規(guī)定的發(fā)射E.I.R.P水平發(fā)射一無線電波。
從公路天線604發(fā)出的無線電波形成通訊區(qū)域F1并由公路R予以反射。由公路R反射過來的無線電波達(dá)到頂板611。鋪放在頂板611上的楔式多層無線電波吸收器件614吸收反射過來的無線電波，從而防止一無線電波的反射，不然這會由頂板611造成。
按照本實(shí)施例，楔式多層無線電波吸收材料614鋪放在一設(shè)置在公路天線604上方的一高架位置處的構(gòu)件上。結(jié)果，形成一狹窄的通訊區(qū)域，這在公路天線604上方不存在任何構(gòu)件時也會形成。
一如已經(jīng)說明的那樣，按照本發(fā)明，在一條公路上可以容易查明一公路天線安裝角度方面的偏移，根據(jù)的是，一激光光束應(yīng)當(dāng)照射于其上的一個目標(biāo)位置和一激光光束實(shí)際照射于其上的一個位置。只要公路天線的角度每天調(diào)節(jié)一次，公路天線就會表現(xiàn)出維持正確地收集通行費(fèi)能力的優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明，一接收器可檢測從一公路天線輸出的一無線電波的發(fā)射功率，而公路天線基于如此檢測出來的信號而經(jīng)受反饋控制，從而使得從公路天線輸出的一無線電波的功率保持恒定。因此，本發(fā)明可抑制通訊區(qū)域出現(xiàn)變化，從而防止干擾由一行駛在一相鄰車道上的車輛建立的無線電通訊和出現(xiàn)某一系統(tǒng)故障。
其次，按照本發(fā)明的通訊區(qū)域設(shè)定方法使得可能根據(jù)各接收率設(shè)定一所需的通訊區(qū)域，而這些接收率已經(jīng)在改變發(fā)射器的發(fā)射輸出時由接收器的接收率確定裝置檢測出來。設(shè)定一通訊區(qū)域不包含必需測定場強(qiáng)并且可以容易進(jìn)行。
符合本發(fā)明的無線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)得以便調(diào)制/解調(diào)一發(fā)射信號，從而檢測一接收率，后者當(dāng)接收部分解調(diào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時在每一幀基礎(chǔ)上被確定下來。結(jié)果，一所需的通訊區(qū)域可以借助于根據(jù)每一幀的接收率改變只是發(fā)射部分的一發(fā)射輸出而加以設(shè)定。
符合本發(fā)明的發(fā)射器可調(diào)制一發(fā)射信號并可借助于由增益控制器可變地予以控制的一發(fā)射輸出來改變通訊區(qū)域。因而，一所需的通訊區(qū)域可以借助于改變一發(fā)射輸出而加以設(shè)定。
一通訊區(qū)域可以借助于改變電壓控制式放大器的一放大增益、電壓控制式衰減器的衰減量、天線的安裝角度，或者其某一組合，來予以改變。
符合本發(fā)明的接收器可在解調(diào)一調(diào)制過的發(fā)射信號時在每一幀的基礎(chǔ)上檢測一接收率并改變發(fā)射器的一發(fā)射輸出，從而根據(jù)接收率方面的某一改變來設(shè)定一所述的通訊區(qū)域。
其次，從一公路天線發(fā)射的一發(fā)射波由一行駛車輛予以反射，從而造成一反射波。從反射波中，可以檢測出正比于行駛車輛相對速度而偏移的各多普勒信號。根據(jù)這些多普勒信息，檢測出行駛車輛的行駛方向，從而避免建立與一行駛在相反車道上的前來車輛的錯誤通訊。
其次，從一天線部分發(fā)出的一發(fā)射波由一車輛予以反射，以便從而生成一反射波。正比于車輛相對速度而偏移的一多普勒信號由于接收到反射波而被檢測出來并確定一行駛車輛的行駛速度。因而，本發(fā)明可以降低一行駛車輛的速度。
降低行駛速度的警告可以發(fā)送給正在超過一速度限度而行駛的一部車輛的駕車人。因此，本發(fā)明可以促進(jìn)在一條連接一收稅路和一普通道路的公路上實(shí)現(xiàn)安全行駛。
再次，按照本發(fā)明，即使此時一頂板狀構(gòu)件位于一公路天線上方的一高架位置處、一無線電吸收器件設(shè)置在此構(gòu)件上，以從而實(shí)現(xiàn)一狹窄區(qū)域，但當(dāng)不存在任何這種構(gòu)件時，這一區(qū)域也會形成。
權(quán)利要求
1.一種公路天線設(shè)備，包括公路天線，設(shè)置在一條公路上方并建立起與一裝在一車輛中的車載無線電裝置的無線電通訊；接收器，設(shè)置在公路上的一通訊區(qū)域之內(nèi)，并接收從公路天線輸出的一無線電波，以及輸出一正比于無線電波功率的信號；以及控制器，基于從接收器輸出的信號來確定公路天線的發(fā)射功率，此控制器控制公路天線，以便防止公路天線的發(fā)射功率超過一預(yù)定數(shù)值。
2.按照權(quán)利要求1所述的公路天線設(shè)備，其中一些接收器設(shè)置在通訊區(qū)域的相應(yīng)各角落處，其中控制器根據(jù)從相應(yīng)各接收器輸出的信號來確定公路天線的安裝角度，此控制器可檢測相對于一預(yù)定角度、天線角度方面的某一偏移。
全文摘要
一種公路天線設(shè)備，包括一公路天線，裝在一立柱上并在一條公路上的一高架位置處，并且建立與一裝在正行駛在公路上的一車輛中的車載無線電裝置的無線電通訊；以及一激光光束發(fā)射裝置，裝在公路天線上并照射一激光光束到公路表面上的一預(yù)定位置上面。一公路天線安裝角度的偏移，根據(jù)公路表面上一預(yù)定位置與公路表面上一激光光束實(shí)際照射在上面的某一位置之間的距離，是可以容易查明的。
文檔編號G07B15/00GK1737856SQ20051009212
公開日2006年2月22日 申請日期2000年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月29日
發(fā)明者寺嶋正紀(jì), 平野喜照, 竹本誠, 乾明洋 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社