專利名稱：一種基于微波測距的天線定位方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能交通技術領域，特別是涉及一種基于微波測距的天線定位方法和
直O(jiān)
背景技術：
電子不停車收費系統(tǒng)(ETC，Electronic Toll Collection)是指車輛在通過收費站時，通過車載設備實現(xiàn)車輛識別、信息寫入(入口 )并自動從預先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應資金(出口)，是國際上正在努力開發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)。ETC系統(tǒng)主要是由通訊、監(jiān)控、收費三大系統(tǒng)組成。在ETC系統(tǒng)中，一般通過在地表安裝地感線圈確定是否有車輛的到來，通過在車道上方安裝讀寫天線實現(xiàn)收費交易。所述地感線圈是用來檢測車輛的一種探測裝置，它通過與車輛檢測器的配合，來確定一定范圍內是否有大型金屬物體(即車輛)進入?，F(xiàn)有技術的ETC系統(tǒng)，通過地感線圈只能檢測是否有車輛到來，而不能夠確定車輛的具體的位置。因此，為了實現(xiàn)不停車收費，需要通過提前測試來設定讀寫天線的發(fā)射功率，使讀寫天線能夠覆蓋在一個合理的區(qū)域內，即交易收費區(qū)，當車輛進入該區(qū)域內時，則進行收費交易。但是，讀寫天線的發(fā)射功率設定好后就不再變化，也就是說，讀寫天線所覆蓋交易收費區(qū)的范圍是固定的，則當同時有其它車輛進入該區(qū)域時，讀寫天線無法對車輛進行識別，因此就不能確定需要對哪一車輛進行計費交易。由于不能對車輛進行定位，后面的跟車對前面的計費車輛產生了計費影響?？傊?，需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是如何能夠提供一種針對車輛定位方法，能夠調節(jié)天線所控制的區(qū)域范圍，將區(qū)域控制在單一車輛的范圍，減少跟車的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于微波測距的天線定位方法和裝置，能夠調節(jié)天線所控制的區(qū)域范圍，將區(qū)域控制在單一車輛的范圍，減少跟車的影響。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種基于微波測距的天線定位方法，包括通過測距天線陣列發(fā)射微波信號，并接收由微波信號反射回的回波信號；通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；其中， 所述背景信號模型依據無車輛通過車道時的回波信號建立獲得；當判斷有車輛進入車道時，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離；依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離，使所述讀寫天線與當前車輛上的車載電子標簽進行數(shù)據通信。優(yōu)選的，所述測距天線陣列由多個測距天線構成；其中，各個測距天線按照不同的安裝角度對應不同的探測距離。
優(yōu)選的，接收到回波信號之后，還包括依據所述回波信號獲取回波信號參數(shù)；其中，所述回波信號參數(shù)包括回波時間、回波信號的強弱、和/或信號波形的相位變化。優(yōu)選的，背景信號模型的建立包括依據無車輛通過車道時獲取的回波信號參數(shù)，將回波時間乘以光速并除以二計算得到探測距離；在所述背景信號模型中記錄與各個測距天線對應的回波信號的回波信號參數(shù)、及其探測距離。優(yōu)選的，所述判斷是否有車輛進入車道，具體為當任一測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，則判斷有車輛進入車道。優(yōu)選的，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離，具體為在背景信號模型中獲取發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離， 并將所獲取的探測距離作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。優(yōu)選的，當多個測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，所述方法還包括在發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離中，獲取多個探測距離中的最小值；則將所獲取的探測距離的最小值作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。優(yōu)選的，所述方法還包括對讀寫天線進行測試，通過調節(jié)發(fā)射功率改變讀寫天線的覆蓋距離，并記錄每個發(fā)射功率及其對應的覆蓋距離；則，通過將讀寫天線的發(fā)射功率設為覆蓋距離取值為所述定位距離時的所對應的發(fā)射功率，調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離。優(yōu)選的，所述方法還包括判斷所述定位距離是否處于預置可通信距離范圍之內； 若是，則依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離；若否，則返回測距天線陣列發(fā)射微波信號的步驟。相應的，本發(fā)明還公開了一種基于微波測距的天線定位裝置，包括測距天線陣列，用于發(fā)射微波信號并接收由微波信號反射回的回波信號；背景模型建立模塊，用于依據無車輛通過車道時的回波信號建立背景信號模型；車輛進入判斷模塊，用于通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；定位距離獲取模塊，用于當判斷有車輛進入車道時，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離；覆蓋距離調節(jié)模塊，用于依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離；讀寫天線，用于與當前車輛上的車載電子標簽進行數(shù)據通信。優(yōu)選的，所述測距天線陣列由多個測距天線構成；其中，各個測距天線按照不同的安裝角度對應不同的探測距離。優(yōu)選的，所述裝置還包括信號參數(shù)獲取模塊，用于測距天線陣列接收到回波信號之后，依據所述回波信號獲取回波信號參數(shù)；其中，所述回波信號參數(shù)包括回波時間、回波信號的強弱、和/或信號波形的相位變化。優(yōu)選的，所述背景模型建立模塊包括探測距離獲取子模塊，用于依據無車輛通過車道時獲取的回波信號參數(shù)，將回波時間乘以光速并除以二計算得到探測距離；參數(shù)記錄子模塊，用于在所述背景信號模型中記錄與各個測距天線對應的回波信號的回波信號參數(shù)、及其探測距離。優(yōu)選的，所述車輛進入判斷模塊判斷是否有車輛進入車道，具體為當任一測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，則判斷有車輛進入車道。優(yōu)選的，定位距離獲取模塊依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離，具體為在背景信號模型中獲取發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離，并將所獲取的探測距離作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。優(yōu)選的，所述裝置還包括距離取值模塊，用于當多個測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，在發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離中，獲取多個探測距離中的最小值；則定位距離獲取模塊將所獲取的探測距離的最小值作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。優(yōu)選的，所述裝置還包括讀寫天線測試模塊，用于對讀寫天線進行測試，通過調節(jié)發(fā)射功率改變讀寫天線的覆蓋距離，并記錄每個發(fā)射功率及其對應的覆蓋距離；則，覆蓋距離調節(jié)模塊通過將讀寫天線的發(fā)射功率設為覆蓋距離取值為所述定位距離時的所對應的發(fā)射功率，調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離。優(yōu)選的，所述裝置還包括通信距離判斷模塊，用于判斷所述定位距離是否處于預置可通信距離范圍之內； 若是，則觸發(fā)覆蓋距離調節(jié)模塊；若否，則關閉覆蓋距離調節(jié)模塊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明利用測距天線陣列發(fā)射微波信號并接收反射回的回波信號，通過對回波信號與背景信號模型進行比較，可以在不使用地感線圈的情況下，判定車輛是否進入車道。進一步，本發(fā)明依據當前的回波信號可以確定測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離，并可依此調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離，該覆蓋距離所達到的目標位置即為當前車輛所在的位置，則通過測距天線的定位，相比于現(xiàn)有技術中固定覆蓋范圍，本發(fā)明可以實時的、動態(tài)的調整讀寫天線的覆蓋距離，并將交易區(qū)域控制在單一車輛的范圍，避免其他車輛對當前所探測車輛的干擾，減少了跟車的影響。


圖1是本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位方法實施例一的流程圖；圖2是本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位方法實施例二的流程圖；圖3是本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位方法實施例三的流程圖；圖4是本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位裝置實施例一的結構圖；圖5是本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位裝置實施例二的結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參照圖1，示出了本發(fā)明一種基于微波測距的天線定位方法實施例一的流程圖，包括步驟101，通過測距天線陣列發(fā)射微波信號，并接收由微波信號反射回的回波信號；本發(fā)明所述的測距天線陣列可向外發(fā)射微波信號，微波信號在空中傳播遇到障礙物后反射回來，再次被測距天線陣列所接收。則依據接收到的回波信號可探測到測距天線與前面障礙物之間的距離。具體的，所述測距天線陣列由多個測距天線構成；其中，各個測距天線按照不同的安裝角度對應不同的探測距離。通常的，安裝角度傾斜較大時，該測距天線的探測距離較大；安裝角度傾斜較小時，該測距天線的探測距離較小。例如，本發(fā)明的一個實施例中，測距天線陣列可測量的探測距離為6 10米。進一步，接收到回波信號之后，還包括步驟依據所述回波信號獲取回波信號參數(shù)。其中，所述回波信號參數(shù)包括回波時間、回波信號的強弱、和/或信號波形的相位變化。所述回波時間即，以微波信號從測距天線發(fā)射出去，到通過反射再次被測距天線接收， 中間所經歷的時間。所述信號波形的相位變化即發(fā)射的微波信號的相位與接收的回波信號的相位之差。步驟102，通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；其中，所述背景信號模型依據無車輛通過車道時的回波信號建立獲得；在進行車輛的定位之前，需要建立背景信號模型，測試出每個測距天線與微波信號覆蓋距離的各個位置之間的距離，即將測距天線陣列所覆蓋的區(qū)域當成一個背景，將其建模。具體的，所述背景信號模型的建立包括Al，依據無車輛通過車道時獲取的回波信號參數(shù)，將回波時間乘以光速并除以二計算得到探測距離；測距天線的測距原理就是根據發(fā)出去的信號與反射回來的信號之間的時間間隔算出距離，即將回波時間T乘以光速再除以二就是測距天線與被測物體之間的距離。將光速記為C，則被測物體和測距天線之間的距離R = CT/2。通過角度控制(即安裝不同角度的測距天線)，就可以將測距天線陣列正前方的不同角度上的障礙物的距離探測出來。A2，在所述背景信號模型中記錄與各個測距天線對應的回波信號的回波信號參數(shù)、及其探測距離。無車輛通過車道時，回波信號參數(shù)和探測距離是固定的，將其記錄下來建立背景信號模型。在背景信號模型中，針對每一個測距天線都記錄有對應的回波信號參數(shù)和探測距離，它們之間是一一對應的關系。例如，可以記錄如下信息
權利要求
1.一種基于微波測距的天線定位方法，其特征在于，包括通過測距天線陣列發(fā)射微波信號，并接收由微波信號反射回的回波信號； 通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；其中，所述背景信號模型依據無車輛通過車道時的回波信號建立獲得；當判斷有車輛進入車道時，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離；依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離，使所述讀寫天線與當前車輛上的車載電子標簽進行數(shù)據通信。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述測距天線陣列由多個測距天線構成；其中，各個測距天線按照不同的安裝角度對應不同的探測距離。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，接收到回波信號之后，還包括依據所述回波信號獲取回波信號參數(shù)；其中，所述回波信號參數(shù)包括回波時間、回波信號的強弱、和/或信號波形的相位變化。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，背景信號模型的建立包括依據無車輛通過車道時獲取的回波信號參數(shù)，將回波時間乘以光速并除以二計算得到探測距離；在所述背景信號模型中記錄與各個測距天線對應的回波信號的回波信號參數(shù)、及其探測距離。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述判斷是否有車輛進入車道，具體為 當任一測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，則判斷有車輛進入車道。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離，具體為在背景信號模型中獲取發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離，并將所獲取的探測距離作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，當多個測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，還包括在發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離中，獲取多個探測距離中的最小值； 則將所獲取的探測距離的最小值作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對讀寫天線進行測試，通過調節(jié)發(fā)射功率改變讀寫天線的覆蓋距離，并記錄每個發(fā)射功率及其對應的覆蓋距離；貝U，通過將讀寫天線的發(fā)射功率設為覆蓋距離取值為所述定位距離時的所對應的發(fā)射功率，調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 判斷所述定位距離是否處于預置可通信距離范圍之內；若是，則依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離；若否，則返回測距天線陣列發(fā)射微波信號的步驟。
10.一種基于微波測距的天線定位裝置，其特征在于，包括測距天線陣列，用于發(fā)射微波信號并接收由微波信號反射回的回波信號；背景模型建立模塊，用于依據無車輛通過車道時的回波信號建立背景信號模型；車輛進入判斷模塊，用于通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；定位距離獲取模塊，用于當判斷有車輛進入車道時，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離；覆蓋距離調節(jié)模塊，用于依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離；讀寫天線，用于與當前車輛上的車載電子標簽進行數(shù)據通信。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述測距天線陣列由多個測距天線構成；其中，各個測距天線按照不同的安裝角度對應不同的探測距離。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括信號參數(shù)獲取模塊，用于測距天線陣列接收到回波信號之后，依據所述回波信號獲取回波信號參數(shù)；其中，所述回波信號參數(shù)包括回波時間、回波信號的強弱、和/或信號波形的相位變化。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述背景模型建立模塊包括探測距離獲取子模塊，用于依據無車輛通過車道時獲取的回波信號參數(shù)，將回波時間乘以光速并除以二計算得到探測距離；參數(shù)記錄子模塊，用于在所述背景信號模型中記錄與各個測距天線對應的回波信號的回波信號參數(shù)、及其探測距離。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述車輛進入判斷模塊判斷是否有車輛進入車道，具體為當任一測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，則判斷有車輛進入車道。
15.如權利要求14所述的裝置，其特征在于，定位距離獲取模塊依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離，具體為在背景信號模型中獲取發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離，并將所獲取的探測距離作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于，還包括距離取值模塊，用于當多個測距天線的回波信號的回波信號參數(shù)較之背景信號模型中相對應的回波信號參數(shù)發(fā)生變化時，在發(fā)生變化的回波信號參數(shù)所對應的探測距離中，獲取多個探測距離中的最小值；則定位距離獲取模塊將所獲取的探測距離的最小值作為測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離。
17.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括讀寫天線測試模塊，用于對讀寫天線進行測試，通過調節(jié)發(fā)射功率改變讀寫天線的覆蓋距離，并記錄每個發(fā)射功率及其對應的覆蓋距離；則，覆蓋距離調節(jié)模塊通過將讀寫天線的發(fā)射功率設為覆蓋距離取值為所述定位距離時的所對應的發(fā)射功率，調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離。
18.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括通信距離判斷模塊，用于判斷所述定位距離是否處于預置可通信距離范圍之內；若是， 則觸發(fā)覆蓋距離調節(jié)模塊；若否，則關閉覆蓋距離調節(jié)模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于微波測距的天線定位方法和裝置，所述方法包括通過測距天線陣列發(fā)射微波信號，并接收由微波信號反射回的回波信號；通過將所述回波信號與背景信號模型進行比較，判斷是否有車輛進入車道；其中，所述背景信號模型依據無車輛通過車道時的回波信號建立獲得；當判斷有車輛進入車道時，依據當前的回波信號和背景信號模型獲取測距天線陣列與當前車輛之間的定位距離；依據所述定位距離調節(jié)讀寫天線的覆蓋距離，使所述讀寫天線與當前車輛上的車載電子標簽進行數(shù)據通信。本發(fā)明能夠調節(jié)天線所控制的區(qū)域范圍，將區(qū)域控制在單一車輛的范圍，減少跟車的影響。
文檔編號G01S13/08GK102176009SQ20111002501
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權日2011年1月24日
發(fā)明者周雙全, 夏曙東, 張志平, 李琦, 趙志泳 申請人:北京北大千方科技有限公司