專利名稱：數(shù)據(jù)信號(hào)雙向傳輸?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在靜止裝置與車輛裝置之間雙向傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的一種方法，該方法是由靜止裝置發(fā)送出預(yù)定頻率的信號(hào)，車輛裝置特別是根據(jù)半被動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器原理收回所發(fā)出的用起碼一個(gè)調(diào)制頻率調(diào)制過的信號(hào)，靜止裝置則接收該收回的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)以確定所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及實(shí)施這種方法的靜止裝置。
駕駛討論發(fā)表的研究報(bào)告集“路面交通中先進(jìn)的遙測(cè)技術(shù)”(1991年第1卷)在PAMELA工程方面提出了在車道邊的信標(biāo)與車輛之間用主動(dòng)和半被動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行微波范圍的數(shù)據(jù)交換的作法。在此過程中，數(shù)據(jù)是借助于調(diào)幅信號(hào)的所謂下行鏈路中從信標(biāo)傳輸?shù)杰囕v裝置的發(fā)信和收信部分的。數(shù)據(jù)從車輛至信標(biāo)的傳輸是根據(jù)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器原理以上行鏈線的方式進(jìn)行的。在該方案中，信標(biāo)發(fā)送未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)，由車輛裝置接收該信號(hào)。這個(gè)收到的信號(hào)用準(zhǔn)備發(fā)送出去的數(shù)據(jù)調(diào)制，再次由信標(biāo)裝置接收下來。
大家知道，借助于單邊帶混頻器(鏡像抑制混頻器)可以將信標(biāo)再次收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，而且必要時(shí)，只評(píng)價(jià)一個(gè)邊帶來確定來自車輛的數(shù)據(jù)。
車輛與靜止裝置之間的這種數(shù)據(jù)通訊可用來收集指導(dǎo)交通的有關(guān)數(shù)據(jù)，用來具體指定交通路線、計(jì)算應(yīng)付的使用費(fèi)等等。
在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，有時(shí)出于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(shí)也出于某種原因而需要確定交通是暢通無阻抑或處于擁擠不通的狀態(tài)。為借助信標(biāo)而與各種車輛進(jìn)行通信聯(lián)系時(shí)，有時(shí)出于某種原因需要根據(jù)檢測(cè)出的車速確定應(yīng)優(yōu)先處理與這些車輛的通信，使各車輛有充分的通信時(shí)間可以利用。若采用電氣控制的天線進(jìn)行通信，則只要對(duì)準(zhǔn)好天線就可以跟蹤行駛中的車輛，這時(shí)可以利用車速信息作為跟蹤手段。最后，車速信息可與路面狀況信息項(xiàng)目聯(lián)系起來，必要時(shí)當(dāng)檢測(cè)出車速超過規(guī)定時(shí)給車輛發(fā)出警告。
大家知道，測(cè)定車輛的車速可以用雷達(dá)、光障或插入路面的感應(yīng)回路測(cè)出。在所有這些情況下，所需要的費(fèi)用都不低，這妨礙了大批測(cè)定車輛車速作法的實(shí)施。
在用較簡(jiǎn)單的裝置在交通監(jiān)督站測(cè)定車輛車速這個(gè)問題的基礎(chǔ)上，本說明書開頭所述的那種方法，按照本發(fā)明，具有這樣的特點(diǎn)，即將所收到的在兩個(gè)邊帶中的調(diào)制頻率與原先發(fā)出的信號(hào)的預(yù)定頻率聯(lián)系起來，并從有關(guān)兩邊帶調(diào)制頻率差中求出有關(guān)車輛的車速信息。
本發(fā)明是基于尋找由靜止裝置發(fā)出的并經(jīng)多普勒頻移，并以預(yù)定頻率從車輛上接收下來的信號(hào)。經(jīng)車輛裝置調(diào)制過的頻率到靜止裝置的傳送進(jìn)一步引起多普勒頻移。這個(gè)頻移具有使調(diào)制頻率與原先發(fā)出的頻率的間距在一個(gè)邊帶比另一個(gè)邊帶小。按照本發(fā)明測(cè)出這個(gè)頻差，并用其作為表示車輛車速的量度值。鑒于兩邊帶頻率在各情況下都頻移了兩倍多普勒頻頻率，且頻移是在一個(gè)邊帶中離原先預(yù)定頻率進(jìn)行，在另一個(gè)邊帶中朝向該頻率進(jìn)行，因而調(diào)制頻率在上下邊帶中與原先預(yù)定頻率的間距相差四倍多普勒頻率。與總是只有一個(gè)大小為多普勒頻率兩倍的頻差作為測(cè)量信號(hào)的復(fù)雜的雷達(dá)法相比，本發(fā)明的方法不僅節(jié)約了大量開支，而且提高了測(cè)量的靈敏度。這可用來提高測(cè)量精確度或縮短測(cè)量時(shí)間。
所收到的調(diào)制頻率最好是下變換成基帶而且測(cè)出下變換成基帶的各調(diào)制頻率之間的頻差。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施起來簡(jiǎn)單的最佳實(shí)施例中，對(duì)來自上邊帶和下邊帶的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)以求出上下邊帶頻率間距的頻差。在本方法中，最好令一個(gè)定時(shí)器當(dāng)在一個(gè)邊帶中達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)在另一個(gè)邊帶中達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值時(shí)停止計(jì)時(shí)。測(cè)出的時(shí)間可用本技術(shù)領(lǐng)域行家們熟知的方法與車輛的車速聯(lián)系起來。
根據(jù)本發(fā)明方法的靜止裝置包括一個(gè)預(yù)定頻率信號(hào)的發(fā)射裝置；一個(gè)接收裝置，用以接收響應(yīng)信號(hào)，該響應(yīng)信號(hào)是通過用至少一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸頻率調(diào)制所發(fā)出的信號(hào)形成的；一個(gè)混頻裝置和一個(gè)評(píng)價(jià)裝置，用以確定所發(fā)送的數(shù)據(jù)，按照本發(fā)明，其特征在于，接收裝置所收到信號(hào)的兩邊帶通過采用原來發(fā)出的信號(hào)的預(yù)定頻率在混合裝置中混合，且評(píng)價(jià)裝置用以確定兩邊帶信號(hào)之間的頻差。在本電路裝置中，混頻裝置適當(dāng)?shù)夭捎脝芜厧Щ祛l器，在混頻器的輸出端下變頻至基帶的調(diào)制頻率分別出現(xiàn)在兩邊帶中。
確定頻差的裝置最好是兩個(gè)邊帶信號(hào)中的脈沖的計(jì)數(shù)裝置。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，計(jì)數(shù)裝置由帶連接的計(jì)數(shù)器的一些過零檢測(cè)器構(gòu)成。在此方案中，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)，一個(gè)脈沖發(fā)生器就適當(dāng)產(chǎn)生控制脈沖。在此方案中，脈沖發(fā)生器可以是一個(gè)比較器，比較器的其中一個(gè)輸入端可加上計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，另一個(gè)輸入端可加上基準(zhǔn)信號(hào)。于是給兩個(gè)邊帶產(chǎn)生的控制脈沖可用來分別使某一個(gè)定時(shí)器接通和斷開。該定時(shí)器恰當(dāng)?shù)剡B接有用以將測(cè)出的時(shí)間轉(zhuǎn)換成車輛車速的計(jì)算裝置。
下文參看附圖中所示的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明的內(nèi)容。附圖中

圖1示出了作為靜止裝置的信標(biāo)與車輛之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信的示意圖；圖2示出了用以說明以時(shí)分多路復(fù)用的形式進(jìn)行通信的示意圖；圖3示出了信標(biāo)的發(fā)射/接收裝置和車輛的發(fā)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(chǎn)生的信號(hào)；圖5示出了用以在信標(biāo)處確定速度的裝置的方框圖。
圖1和圖2說明信標(biāo)12的收發(fā)裝置11與車輛14的車輛裝置13之間的通信。
通信在時(shí)間上是交替而同時(shí)協(xié)調(diào)地在下行鏈路和上行鏈路上進(jìn)行的。圖2示出了上行鏈線UL和下行鏈路DL交替進(jìn)行的情況，在各情況下用比上行鏈路階段更長(zhǎng)的時(shí)間作為下行鏈路階段。
在下行鏈路中，數(shù)據(jù)由信標(biāo)12的收發(fā)裝置11傳送到車輛裝置13。數(shù)據(jù)傳輸是通過調(diào)幅(移幅鍵控即ASK)進(jìn)行的，這是大家所周知的，因而這里不再詳細(xì)說明。
在上行鏈路中，收發(fā)裝置11發(fā)出固定頻率預(yù)定的恒幅信號(hào)。按照當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)，該信號(hào)的頻率約為5.8吉赫。該信號(hào)為車輛裝置13所接收，并按半被動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器原理用待發(fā)回的數(shù)據(jù)加以調(diào)制。該數(shù)據(jù)調(diào)制在載波邊帶中以調(diào)頻(頻移鍵控FSK)或相位調(diào)制(相移鍵控PSK)的形式進(jìn)行。如此經(jīng)調(diào)制的信號(hào)又再次為信標(biāo)12的收發(fā)裝置11所接收。所收到的信號(hào)在收發(fā)裝置11中經(jīng)過評(píng)價(jià)，就可確定出車輛所發(fā)送出的數(shù)據(jù)。
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(chǎn)生預(yù)定頻率fT的恒定輸出信號(hào)，該信號(hào)的頻譜1如圖4a所示。該輸出信號(hào)傳到發(fā)射天線16，由該天線將信號(hào)作為預(yù)定固定頻率的連續(xù)信號(hào)(CW)發(fā)射出去。此信號(hào)由車輛裝置13的收發(fā)天線17所接收。由于車輛14移動(dòng)，因而天線17所收到的信號(hào)其頻率不再是fT而是fT＋fD，即頻移了多普勒頻率。
車輛裝置13含有存在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，在上行鏈路期間發(fā)送到信標(biāo)12。相位或頻率調(diào)制發(fā)生器18即根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，以產(chǎn)生調(diào)制器19的調(diào)制控制信號(hào)。在圖4所示的實(shí)施例中，頻率用兩個(gè)頻移頻率f1、f2調(diào)制，其頻譜2如圖4b中所示。這時(shí)在調(diào)制器19的輸出端出現(xiàn)已調(diào)制的信號(hào)，該信號(hào)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(duì)稱于載波頻帶fT＋fD，如圖4C中的頻譜3所示。如此已調(diào)制的信號(hào)由收發(fā)天線17發(fā)射出去，被裝置11的接收天線20所接收。由于車輛14在該發(fā)射過程中也相對(duì)于信標(biāo)12移動(dòng)，因而頻譜3整個(gè)是經(jīng)過多普勒頻移，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借助于單邊帶混頻器21與原來的傳輸頻率fT混頻。這個(gè)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(zhuǎn)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(diào)器22供獲取所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之用，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以在解調(diào)器22的輸出端處提取。
圖5示出了評(píng)價(jià)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(gè)實(shí)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(hào)RF和振蕩器15的輸出信號(hào)L0。下邊帶LSB和上邊帶USB的下變頻信號(hào)在各情況下傳到一個(gè)過零檢測(cè)器23、23′。過檢測(cè)器23、23′與對(duì)過零進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器24、24′之間連接有門電路25、25′。該電路由測(cè)定時(shí)間控制器26、26′控制?？刂破?6、26′接收從通信控制器取得的啟動(dòng)信號(hào)，如圖2中所示。測(cè)定時(shí)間控制器26、26′還可以使只有過零情況發(fā)送給計(jì)數(shù)器24、24′，該計(jì)數(shù)器在各情況下都在較窄的時(shí)隙內(nèi)，時(shí)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(shí)隙之外的噪聲信號(hào)的噪聲。
數(shù)據(jù)信號(hào)在上邊帶USB和下邊帶LSB中本來相同的過零由計(jì)數(shù)器24、24′加以計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器24、24′的計(jì)數(shù)值傳到比較器27、27′，基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器28的基準(zhǔn)號(hào)即可以加到比較器27、27′的另一個(gè)輸入端。
若車輛14在數(shù)據(jù)通信過程中駛向信標(biāo)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(jì)數(shù)器24會(huì)比對(duì)低邊帶LSB中的過零進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器24′更早達(dá)到基準(zhǔn)號(hào)。達(dá)到基準(zhǔn)號(hào)時(shí)，比較器27、27′產(chǎn)生輸出脈沖，作為定時(shí)器29的控制信號(hào)經(jīng)測(cè)定時(shí)間控制器26、26′發(fā)送出去。在本電路裝置中，比較器27的控制脈沖用作定時(shí)器29的啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)由比較器27′的控制脈沖使定時(shí)器停下來。
定時(shí)器29測(cè)出的時(shí)間表示達(dá)到預(yù)定基準(zhǔn)計(jì)數(shù)值的時(shí)差，是車輛14速度的量度。
圖5中所示的電路可以制成簡(jiǎn)單的數(shù)字芯片，且適宜集成以形成集成電路。
權(quán)利要求
1.一種在靜止裝置(11)與車輛裝置(13)之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)信號(hào)通信的方法，其中靜止裝置(11)發(fā)出預(yù)定頻率(fT)的信號(hào)，車輛裝置(13)特別是按半被動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器原理發(fā)回該發(fā)出的用起碼一個(gè)調(diào)制頻率(f1、f2)調(diào)制過的信號(hào)，靜止裝置(11)接收所發(fā)回的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)以確定所發(fā)射的數(shù)據(jù)，其特征在于，將所收到的在兩個(gè)邊帶(USB，LSB)中的調(diào)制頻率與原先發(fā)出的信號(hào)的預(yù)定頻率(fT)聯(lián)系起來，并從兩個(gè)邊帶中(USB，LSB)的有關(guān)的頻差中獲取有關(guān)車輛(14)的車速信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所收到的調(diào)制頻率(f1，f2)下變換成基帶頻率，同時(shí)確定下變換的各調(diào)制頻率(f1，f2)之間的頻差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)來自上下邊帶(USB，LSB)信號(hào)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)以評(píng)價(jià)其頻差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)在一個(gè)邊帶(USB)中達(dá)到某預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)，定時(shí)器(29)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)在另一個(gè)邊帶(LSB)中達(dá)到該預(yù)定計(jì)數(shù)值時(shí)，定時(shí)器(29)停止計(jì)數(shù)，且將測(cè)出的時(shí)間與車輛的車速相互聯(lián)系起來。
5.用以實(shí)施1至4任一權(quán)利要求所述的方法的一種靜止裝置，該裝置包括預(yù)定頻率(fT)信號(hào)的發(fā)射裝置(15，16)；接收裝置(20)，用以接收通過用至少一個(gè)用以發(fā)射的數(shù)據(jù)的頻率調(diào)制所發(fā)出的信號(hào)形成的響應(yīng)信號(hào)；混頻裝置(21)和評(píng)價(jià)裝置(22)，用以確定所發(fā)射的數(shù)據(jù)，其特征在于，在混頻裝置(21)中，接收裝置(20)所收到的信號(hào)的兩邊帶(USB，LSB)都用原發(fā)出信號(hào)的預(yù)定頻率(fT)進(jìn)行混頻來解調(diào)，且該評(píng)價(jià)裝置是個(gè)用以確定兩邊帶信號(hào)之間的頻差的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，混頻裝置是個(gè)單邊帶混頻器(21)，混頻器(21)的輸出端分別出現(xiàn)有兩邊帶的經(jīng)下變換成基帶的調(diào)制頻率(f1，f2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，頻差確定裝置是個(gè)計(jì)數(shù)裝置，用以對(duì)兩邊帶(USB，LSB)中信號(hào)中的脈中進(jìn)行計(jì)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，計(jì)數(shù)裝置都由與計(jì)數(shù)器(24，24′)相連接的過零檢測(cè)器(23，23′)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于脈沖發(fā)生器(27)，該脈沖發(fā)生器用以在計(jì)數(shù)裝置達(dá)到預(yù)定的計(jì)數(shù)值時(shí)產(chǎn)生控制脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，脈沖發(fā)生器是個(gè)比較器(27，27′)，比較器(27，27′)的一個(gè)輸入端可加上計(jì)數(shù)裝置的計(jì)數(shù)值，另一個(gè)輸入端可加上基準(zhǔn)信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所產(chǎn)生的兩邊帶(USB，LSB)的控制脈沖可分別用以接通或斷開定時(shí)器(29)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，計(jì)算裝置，該計(jì)算裝置與定時(shí)器(29)相連接，用以將測(cè)出的時(shí)間轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)信號(hào)的方法，其中靜止裝置發(fā)出預(yù)定頻率的信號(hào)，車輛裝置特別是按半被動(dòng)脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器原理發(fā)送回所發(fā)出用至少一個(gè)調(diào)制頻率調(diào)制過的信號(hào)，靜止裝置接收所發(fā)回的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)以確定所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這樣就可以根據(jù)通信信號(hào)確定車輛的車速，具體作法是將所收到的兩邊帶的調(diào)制頻率與原先發(fā)出的信號(hào)的預(yù)定頻率聯(lián)系起來。并從有關(guān)兩邊帶調(diào)制頻率的頻差獲取有關(guān)車輛的車速信息。
文檔編號(hào)G07B15/06GK1115852SQ9411588
公開日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1994年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月15日
發(fā)明者W·格拉寶, H·霍爾澤 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司