專利名稱：移動單元通信的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動單元通信的控制方法，更具體地說，涉及通過無線電波通信在車輛與地面單元之間交換信息以管理車輛信息的一種移動單元通信的控制方法。
收費(fèi)在收費(fèi)設(shè)備上收集。運(yùn)行在收費(fèi)道路上的車輛，例如，根據(jù)車型或在收費(fèi)道路上行駛的距離收費(fèi)。作為一種在收費(fèi)設(shè)備上自動收集費(fèi)用的方法，在收費(fèi)道路的入口或出口用無線電波通信收集費(fèi)用的移動單元通信的控制方法是已知的。使用該移動單元通信控制方法的系統(tǒng)包括作為詢問器被安裝在路邊，具有設(shè)置了通信范圍的天線的一個通信單元(此后稱為“地面單元”)，和作為應(yīng)答器安裝在車輛上并具有一個天線的另一個通信單元(此后稱為“車載單元”)。在這個系統(tǒng)中，地面單元用無線電波對車載單元進(jìn)行詢問，而車載單元在通信范圍內(nèi)響應(yīng)該詢問信息。這樣，信息在車載單元與地面單元之間一對一的交換。
考慮到天線位置和車輛一般運(yùn)行速度，上述通信區(qū)域被設(shè)置為一個預(yù)定規(guī)模。因此多部車輛可以提前進(jìn)入通信區(qū)域。在根據(jù)如前所述的移動單元通信控制方法的一對一通信的信息交換中，交換信息的車輛無線電波被進(jìn)入該通信區(qū)域的其它車輛的無線電波所干擾，因此使得不可能進(jìn)行正常的信息交換。由于受到參與該系統(tǒng)的這車輛的無線電波干擾，對于這些車輛的正常信息交換也變得不可能。結(jié)果，當(dāng)多部車進(jìn)入通信區(qū)域時，在特定通信區(qū)域中的任何一部車輛與地面單元之間的正常信息交換都是不可能的。
為了解決這個問題，JP-A-6-181449公開了一種基于移動通信控制方法提供相應(yīng)于一個設(shè)備的移動單元識別系統(tǒng)的技術(shù)，其中通過在詢問器與多個應(yīng)答器之間使用時分復(fù)用連接，即使在無線通信區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)多個應(yīng)答器的情況下也不會產(chǎn)生無線電干擾。按照這一技術(shù)，從固定安裝在路邊的詢問器到應(yīng)答器的詢問被發(fā)送，作為每個周期的多個時分信道構(gòu)成的數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)被分配給多個信道中的一個信道，用于存儲該詢問器預(yù)期發(fā)給所有應(yīng)答器的信息。另一方面，其它各信道僅僅被分配給用于存儲要被發(fā)送給該特定應(yīng)答器的信息的各應(yīng)答器。在車輛上的應(yīng)答器接收來自詢問器的數(shù)據(jù)，從接收的數(shù)據(jù)中選擇一個空閑信道，并存儲和在所選的空閑信道中返回只對該應(yīng)答器才有的信息。在這一技術(shù)中，各應(yīng)答器監(jiān)視所選信道的空閑和占用以及在該信道中信息的可適用性，因而使得能夠與詢問器一對一的通信。各詢問器監(jiān)視各發(fā)送返回信道的空閑或占用，以及該信道中信息的可適用性，因而使得能夠與各應(yīng)答器一對一的通信。因此，即使在該通信區(qū)域內(nèi)存在多個應(yīng)答器，通信也能無干擾地交換。
然而，在普通的移動單元通信控制方法中，詢問由預(yù)置為要發(fā)送數(shù)據(jù)的多個信道構(gòu)成，并且多個應(yīng)答器被平等地處理。所以多個信道的總的通信時間，即通信時間比信道數(shù)長一倍，對車輛總是需要的。結(jié)果，沒有足夠時間通過通信區(qū)域的車輛或僅有對于覆蓋區(qū)域剩下一小部分通信區(qū)的車輛不管正在被請求的通信要在應(yīng)答器與詢問器間繼續(xù)，而必須終止該通信而進(jìn)入通信等待模式。這樣，在完成通信之前車輛通過通信區(qū)域時，準(zhǔn)確的信息交換是不可能的。
通過通信區(qū)域末端的車輛的例子是高速運(yùn)行在立交路或沿收費(fèi)道路中間道路運(yùn)行的車輛。允許與這種車輛通信的時間被進(jìn)一步地減少，經(jīng)常不可能進(jìn)行正確的信息交換。
本發(fā)明的目的是要提供一種移動單元通信控制方法，其中信息在通信區(qū)域內(nèi)的多個應(yīng)答器的每一個應(yīng)答器與單個的詢問器之間能可靠地交換。
為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種移動單元通信控制方法，用于通過無線通信在安裝于地面運(yùn)動的多個移動單元的每一個移動單元上的應(yīng)答器與安裝在地面并具有與應(yīng)答器無線通信的通信區(qū)詢問器之間交換信息，包含的步驟有使各應(yīng)答器發(fā)送表示其在通信區(qū)內(nèi)狀態(tài)的狀態(tài)信息，使詢問器根據(jù)從應(yīng)答器發(fā)出的狀態(tài)信息估計出各應(yīng)答器預(yù)計通過該通信區(qū)的時間，并確定一個在最早時間通過該通信區(qū)的估計的應(yīng)答器作為通信目標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，各應(yīng)答器適于確定表示其在通信區(qū)內(nèi)狀態(tài)的狀態(tài)信息及能發(fā)送這樣確定的狀態(tài)信息。在這種情況下，當(dāng)應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)域時，該狀態(tài)信息可以是表示該進(jìn)入時間的時間信息。在應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)之后，表示已走過距離的距離覆蓋信息也可以被用作狀態(tài)信息。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，各應(yīng)答器至少照原來的樣子返回從詢問器收到的該信息。詢問器發(fā)送表示特定詢問器通信時間的通信時間信息作為狀態(tài)信息，并且根據(jù)包含在從各應(yīng)答器返回的信息中的通信時間信息，已返回最早通信時間信息的應(yīng)答器被估計為期望在最早時間通過通信區(qū)的應(yīng)答器，并確定為通信目標(biāo)，該最早通信時間信息在從各應(yīng)答器返回的信息中包含的通信時間信息的基礎(chǔ)上確定的。在這種情況下，從該詢問器為各發(fā)送更新的發(fā)送號碼能夠被用作通信時間信息。詢問器的發(fā)送時間也可以被用作通信時間信息。
在本發(fā)明的第一個方面中，各應(yīng)答器確定表示其在通信區(qū)內(nèi)狀態(tài)的狀態(tài)信息，并發(fā)送如此確定的狀態(tài)信息。這里涉及的狀態(tài)信息被定義為相應(yīng)于通信區(qū)內(nèi)多個應(yīng)答器相對位置的信息，應(yīng)答器預(yù)期通過通信區(qū)的時間及多個應(yīng)答器預(yù)期通過通信區(qū)的次序。該狀態(tài)信息可以是表示各應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)時間的時間信息。如果各應(yīng)答器發(fā)送了進(jìn)入時間信息，則詢問器就能確定這些應(yīng)答器按時間順序的次序，并能這樣確定通過通信區(qū)的應(yīng)答器的次序。另一個替代的狀態(tài)信息可以是表示在已進(jìn)入通信區(qū)后各應(yīng)答器走過距離的覆蓋信息。如果各應(yīng)答器發(fā)送了覆蓋信息，則詢問器能夠確定各應(yīng)答器必須走過通信區(qū)的剩余距離。這樣，一但對于各應(yīng)答器的應(yīng)答器通過通信區(qū)的次序或走過該通信區(qū)的剩余距離能被確定，各應(yīng)答器預(yù)期通過該通信區(qū)的時間就能被估算出來。因此，詢問器根據(jù)從應(yīng)答器發(fā)出的信息估算出各應(yīng)答器預(yù)計通過該通信區(qū)的時間，并確定具有最短估算時間的一個應(yīng)答器作為通信目標(biāo)。結(jié)果，預(yù)計在最早的時間通過通信區(qū)并需要優(yōu)選通信的一個應(yīng)答器就能與詢問器相配。通過給預(yù)計在最早時間通過通信區(qū)的應(yīng)答器以通信的優(yōu)先權(quán)，通信可以在詢問器與在通過通信區(qū)前僅有很少剩余時間的應(yīng)答器之間更安全地建立。
各應(yīng)答器也可以與其它車輛通信去檢查該特定應(yīng)答器相對于其它應(yīng)答器的次序，并能使用如此確定的次序作為狀態(tài)信息。一但通過這種在多個應(yīng)答器之間的通信方式確定了應(yīng)答器的次序，這些車輛將按照該持定的次序通過通信區(qū)。這樣，詢問器能根據(jù)如此確定次序估算出這些應(yīng)答器通過通信區(qū)的次序，并確定一個預(yù)計在最早時間要通過通信區(qū)的應(yīng)答器作為最高優(yōu)先權(quán)的通信目標(biāo)。
作為另一種替代，各應(yīng)答器周圍的電場強(qiáng)度被檢測，并且當(dāng)由詢問器無線電波產(chǎn)生的預(yù)定電場強(qiáng)度超過時，進(jìn)入通信區(qū)被檢測到。換句話說，即使在詢問器沒有與應(yīng)答器通信時，應(yīng)答器也能接收從詢問器發(fā)出的無線電波。這樣，在通信區(qū)內(nèi)的電場強(qiáng)度高于其外部。結(jié)果，在預(yù)定的電場強(qiáng)度被應(yīng)答器超過時，就能檢出進(jìn)入通信區(qū)的應(yīng)答器。一旦以這種方式檢測到一個應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)，則很容易得到表示該應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)時間的時間信息或表示該應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)后走過的距離的覆蓋距離信息。
進(jìn)一步，對于應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)能用安裝在地面上的一個裝置讀出光學(xué)方法記錄的條碼信息或磁方法記錄的磁信息進(jìn)行檢測，以便指定該通信區(qū)域。換句話說，應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)的檢測能夠通過光學(xué)或磁學(xué)地讀出信息的特定應(yīng)答器及檢測電場強(qiáng)度的應(yīng)答器檢測到。用于檢測車輛到達(dá)的一個汽車車輪踏面或類似裝置可以在地面上被提供，以便詢問器在車輛通過汽車車輪踏面時通知進(jìn)入通信區(qū)的應(yīng)答器。結(jié)果，應(yīng)答器根據(jù)該通知可能檢測到進(jìn)入通信區(qū)。
應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)隨安裝了該應(yīng)答器的車輛速度一起執(zhí)行。從而，應(yīng)答器預(yù)期通過通信區(qū)的時間隨安裝了該應(yīng)答器的車輛速度改變。因此，表示車輛速度和應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)時間的進(jìn)入信息可以被用作狀態(tài)信息。還有另一個替代的狀態(tài)信息可以是運(yùn)行信息，包括在進(jìn)入通信區(qū)后應(yīng)答器已運(yùn)行的走過的距離和速度。在這方面，或者是應(yīng)答器進(jìn)入通信區(qū)的時間和車速，或者是在進(jìn)入通信區(qū)后走過的距離和車速能被用于確切地估算該應(yīng)答器預(yù)期要通過該通信區(qū)的時間。車速變化被替代或附加到車速上使用。
在本發(fā)明第二個方面中，詢問器發(fā)送表示來自該詢問器通信時間的通信時間信息作為狀態(tài)信息。各應(yīng)答器至少照原來樣子返回收到的信息，即至少包含了由詢問器發(fā)出的通信時間信息的信息。這種通信時間信息可以是對于詢問器各發(fā)送更新的傳輸號碼。另一個可以被使用的通信時間信息是詢問器的發(fā)送時間。從而，從各應(yīng)答器返回的信息至少包括了由詢問器發(fā)送的通信時間信息。結(jié)果從多個應(yīng)答器返回的各通信時間信息包括了指示由詢問器發(fā)送通信的暫時次序的通信時間信息。這些應(yīng)答器中的通信時間次序因此能根據(jù)通信時間信息被確定。詢問器檢測由包含在從各應(yīng)答器返回信息中的通信時間信息指示的暫時通信次序，并確定最早返回時間信息的應(yīng)答器作為通信的目標(biāo)。最早返回通信時間信息的應(yīng)答器是所預(yù)計在最早時間要通過該通信區(qū)的應(yīng)答器，并需要以最高優(yōu)先權(quán)通信。因此這個應(yīng)答器與詢問器相配，作為最適宜的通信目標(biāo)。
可以被使用的其它狀態(tài)信息是表示應(yīng)答器在進(jìn)入通信區(qū)后所走過距離的距離覆蓋信息。如果各應(yīng)答器發(fā)送前進(jìn)覆蓋信息，則詢問器就能確定直到該特定應(yīng)答器通過通信區(qū)所要走過的剩余距離。一旦以這種方式確定了對于各應(yīng)答器通過通信區(qū)的剩余距離，預(yù)計在最早時間要通過通信區(qū)的應(yīng)答器就能被精確地確定。
上述及其它的目的，特征和本發(fā)明的優(yōu)點將從下面的說明及所附的權(quán)利要求書，結(jié)合表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖而變得清楚了。
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中

圖1是表示按照本發(fā)明通過在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信息交換的基本信號發(fā)送和接收概念的原理圖；圖2是表示本發(fā)明可應(yīng)用的自動費(fèi)用收集系統(tǒng)的方框圖；圖3是原理地表示圖2中自動費(fèi)用收集系統(tǒng)中間路由的透視圖；圖4是表示按照本發(fā)明第一實施例的車載單元的方框圖；圖5是表示按照本發(fā)明第一實施例的一個地面單元例子的方框圖；圖6是表示按照本發(fā)明第一實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖；圖7A和7B是表示按照本發(fā)明第一實施例用于車載單元處理程序的流程圖；圖8是表示按照本發(fā)明第二實施例的車載單元的方框圖；圖9是利用按照本發(fā)明第二實施例在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信號交換表示基本信號發(fā)送和接收(通信)概念的原理圖；圖10是表示按照本發(fā)明第二實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖；圖11A和11B是按照本發(fā)明第二實施例用于車載單元處理程序流程的流程圖；圖12是表示按照本發(fā)明第三實施例的車載單元的方框圖；圖13是利用按照本發(fā)明第三實施例在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信號交換表示基本信號發(fā)送和接收(通信)概念的原理圖；圖14是表示按照本發(fā)明第三實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖；圖15A和15B表示按照本發(fā)明第二實施例用于車載單元處理程序流程的流程圖；圖16是表示按照本發(fā)明第四實施例的車載單元的方框圖；圖17是利用按照本發(fā)明第四實施例在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信號交換表示基本信號發(fā)送和接收(通信)概念的原理圖；圖18是表示按照本發(fā)明第四實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖19A和19B是表示按照本發(fā)明第四實施例用于車載單元處理程序流程的流程圖；圖20是表示按照本發(fā)明第五實施例的一個地面單元例子的方框圖；圖21是利用按照本發(fā)明第五實施例在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信號交換表示基本信號發(fā)送和接收(通信)概念的原理圖；圖22是表示按照本發(fā)明第五實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖；圖23A和23B是表示按照本發(fā)明第五實施例用于車載單元處理程序流程的流程圖；圖24是表示按照本發(fā)明第六實施例的一個地面單元例子的方框圖；圖25是利用按照本發(fā)明第六實施例在一個車載單元和一個地面單元之間進(jìn)行的信號交換表示基本信號發(fā)送和接收(通信)概念的原理圖；圖26是表示按照本發(fā)明第六實施例用于地面單元處理程序流程的流程圖；和圖27A和27B是表示按照本發(fā)明第六實施例用于車載單元處理程序流程的流程圖。
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個實施例。根據(jù)這一實施例，本發(fā)明被用于自動費(fèi)用收集系統(tǒng)，它包括作為應(yīng)答器的多個車載單元和被安裝在收費(fèi)道路等的入口和出口地面上的一個地面單元，其中車輛走過的交通量部分(路程)和車型通過在車載單元與地面單元間的無線電通信識別，因此自動地收集交通費(fèi)，而不必在入口或出口停車，視情況而定。
第一實施例使用各車輛開始發(fā)送的時間(車載單元開始從地面單元收到無線電波的當(dāng)前時間)，以便地面單元用與各車載單元無線通信的方法選擇最佳的車載單元。
如圖2所示，車輛90上的車載單元30包括一個IC卡讀/寫單元60，其中存有未用費(fèi)用信息等的IC卡是可拆卸地安裝的(圖4)。該車載單元30包括一個存儲電路，用于存儲包括IC碼，如駕駛執(zhí)照號碼和車型信息的固定數(shù)據(jù)，涉及安裝在IC卡讀寫單元60中IC卡62上的未用費(fèi)用信息，和在IC卡62上寫入未用費(fèi)用信息。
另一方面，地面設(shè)備包括一個安裝在入口100的地面單元，在立體交叉道路前后緊跟的一個中間路程200，收費(fèi)道路業(yè)務(wù)區(qū)和出口300，如后邊所述，用于與車載單元30交換各種信息。
入口100裝備有一個地面單元，它包括具有平展天線的入口天線117和連接入口天線117的入口天線控制單元132。這個入口天線控制單元132用于位入口天線117發(fā)送收費(fèi)道路入口信息給車輛上的車載單元30，并接收來自車載單元30的信號。入口100裝備有一個通行證分配器123，用于給不能使用自動費(fèi)用收集系統(tǒng)的車輛發(fā)放通行證，并需要象現(xiàn)有技術(shù)那樣交交通費(fèi)。
中間路程200裝備有一個地面單元，它包括具有平展天線的天線217，用于掌握車輛的路程以及連接于該路程掌握天線217的路程掌握天線控制單元232。該路程掌握天線控制單元232發(fā)送給車載單元30路程越過信息(路程掌握天線控制單元的位置等)或類似信息，經(jīng)過路程掌握天線217指示由交換的車輛所選的路程和沿收費(fèi)道路后面車輛的路程。
出口300安裝了兩種天線，包括具有平展天線的預(yù)報天線317和收費(fèi)口天線341，以保證通過天線改進(jìn)信息交換。預(yù)報天線317被連接到預(yù)報天線控制單元331，以及收費(fèi)口天線341被連接到收費(fèi)口天線控制單元332。預(yù)報天線控制單元331和收費(fèi)口天線控制單元332都被連接到一個本地控制器380。按照本發(fā)明，預(yù)報天線317，收費(fèi)口天線341，預(yù)報天線控制單元331和收費(fèi)口天線控制單元332作為地面單元工作。然而，預(yù)報天線317和預(yù)報天線控制單元331可以被省略。
另一方面，出口300裝備有車輛類型檢測系統(tǒng)300，用于通過圖象處理等識別車輛的類型，連接于一個照像機(jī)350的不正常車輛圖象系統(tǒng)350，用于給未付費(fèi)而通過的不正常車輛照像，以及一個費(fèi)用提交系統(tǒng)，用于費(fèi)用不能自動收集的車輛。這些系統(tǒng)集中由本地控制器380控制，用于處理未用費(fèi)用的情況和根據(jù)車輛類型及該車走過的交通量部分(路程)自動地收集交通費(fèi)。
中間路程總體結(jié)構(gòu)的例子將做進(jìn)一步的詳細(xì)解釋。
如圖3所示，在緊接在收費(fèi)道路的立體交叉前路前的中間路程在地段208和214之間的白色中線206兩側(cè)形成兩條相鄰的車道202，204。拱門216被掛在從地段208至214的車道202，204之上。路程掌握天線218，220，222被安裝在拱門上。位于車道202上的路程掌握天線218主要用于與在車道202上行駛的車輛交換信息，而位于車道204上的路程掌握天線222主要用于與在車道204上行駛的車輛交換信息。用于與車輛交換信息的路程掌握天線220被掛在車道202，204的中線206上，用于確定在路程掌握天線218，222之間的車道202，204的邊界。
路程掌握天線218具有用無線電波能與行駛中的車輛信息交換的一個通信區(qū)。以同樣的方式，距程掌握天線220也有一個通信區(qū)244，以及距離掌握天線222也有一個通信區(qū)246。這些鄰接的通信區(qū)242，244部分地重疊，并且通信區(qū)244，246也是這樣。
具有路程掌握天線控制單元232的路程控制中心230安排在地段214。該路程掌握天線控制單元232連接到路程掌握天線218，220，222。
現(xiàn)在將解釋安裝在車輛上的車載單元30。如圖4所示，該車載單元30包括一個接收天線32，用于接收后面將詳細(xì)描述的地面單元發(fā)出的信號。該接收天線32被連接到一個檢測電路34，用于檢測由接收天線32接收的已調(diào)波，并產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)信號。該檢測電路34經(jīng)數(shù)字信號接收電路44連接到含有微機(jī)的處理電路46。
該信號處理電路46連接到用于存儲例如ID碼數(shù)據(jù)和車輛類型信息的存儲電路48和用于發(fā)送含有作為個人信號的ID碼的數(shù)據(jù)信號的發(fā)送電路50。發(fā)射電路50用從信號處理電路46來的數(shù)據(jù)信號調(diào)制由收發(fā)信機(jī)天線52接收的未調(diào)載波構(gòu)成的詢問信號，并經(jīng)收發(fā)天線52返回這個結(jié)果信號。
信號處理電路46連接到由LCD或CRT構(gòu)成的一個顯示器54，用于顯示到達(dá)，以及一個十鍵小鍵盤56，用于輸入如到信號處理電路46的選擇信號。信號處理電路46連接到一個IC卡可拆卸安裝的IC讀/寫單元60。另外，信號處理電路46連接到一個定時器42，起到內(nèi)置時鐘的作用，指示當(dāng)前時間。替代該定時器42，當(dāng)前時間也可以通過在構(gòu)成一個信號處理電路46的微機(jī)中的時鐘測量。
車載單元總是以來自用于點火的車載電池供電。
現(xiàn)在將參照置于中間路程200中的一個地面單元解釋與車載單元30通信的地面單元。為了便于理解，將參照路程掌握天線218和可用于與在車道202上行駛的車輛無線電波交換的路程掌握天線控制單元232來進(jìn)行解釋。
如圖5中所示，用于在車道202上行駛車輛的地面單元包括路程掌握天線218和路程掌握天線控制單元232。路程掌握天線218又包括一個發(fā)射天線22和一個收發(fā)天線26。路程掌握天線控制單元232包括具有微機(jī)的一個信號處理電路12。信號處理電路12被連接到用于發(fā)送具有一條命令的數(shù)據(jù)信號(通信請求信號)的發(fā)送電路14。發(fā)送電路14經(jīng)混頻器連接到發(fā)射天線22。混頻器18被連接到用于產(chǎn)生一個預(yù)定頻率載波的載波發(fā)生器20?；祛l器把從發(fā)送電路14輸入的信號與從載波發(fā)生器20輸入的載波混合，并用從發(fā)送電路14輸入的信號調(diào)制從載波發(fā)生器20輸入的載波。該已調(diào)信號波從發(fā)射天線22被發(fā)射。
載波發(fā)生器20連接到一個收發(fā)電路24，它用于從已調(diào)的和圖4中所示的車載單元30返回并由收發(fā)天線26接收的信號中恢復(fù)數(shù)據(jù)信號。該收發(fā)電路24連接到信號處理電路12。
中間路程200中的其它天線結(jié)構(gòu)與上述相同并不再描述。用于入口100和出口300的天線及天線控制單元的結(jié)構(gòu)也與上述相同并且也不再描述。
現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明描述處理程序。首先參照圖1，6，7A和7B作為中間路徑的一個例子來解釋根據(jù)本實施例在車載單元和地面單元間通過信號交換進(jìn)行的基本信號發(fā)送和接收(通信)。
首先如圖6所示，安裝于中間路程的地面單元在步驟400發(fā)送一個由連續(xù)波組成的詢問信號，直到收到來自該車載單元的響應(yīng)信號(響應(yīng)在圖1中發(fā)送的處理數(shù)據(jù)In1的通信)。
在載單元在如圖7A所示的步驟500中判斷是否收到了詢問信號，并根據(jù)收到詢問信號的判決，在步驟502給出作為ID信息的確認(rèn)1，用于許可在車載單元與地面單元之間的相互識別和進(jìn)行信號交換。同時，具有在存儲電路48中所存儲的車載單元開始時間的響應(yīng)信號1在步驟504中產(chǎn)生和發(fā)送。
在步驟500的應(yīng)答是否定及沒有收到詢問信號的情況下，該處理進(jìn)至步驟520。即使在步驟500的判決是否定及沒有收到詢問信號的情況下，其它通信也可從地面單元繼續(xù)進(jìn)行。因此步驟520判斷是否正常地接收到通信，如果不正常則返回步驟500。另一方面，在通信正常地接收的情況下，該判決為沒有收到詢問信號，但有其它通信。然后該處理進(jìn)至步驟522，用于確定是否后面描述的開始時間被設(shè)置到了存儲電路48中。在開始時間被設(shè)置到存儲電路48中的情況下，指示車輛已出現(xiàn)在通信區(qū)。因而步驟522給出一個肯定的回答，并且該處理返回步驟500。另一方面，在開始時間未被設(shè)置于存儲電路48中的情況下，該處理進(jìn)至步驟524，在那里從定時器42中讀出當(dāng)前時間并在存儲電路48中設(shè)置為開始時間。然后處理返回步驟500。這樣，在地面通信單元通信區(qū)中車載單元的第一接收時間就被存在存儲電路48中。直至這一階段的車載單元的處理相應(yīng)于在圖1中發(fā)送處理數(shù)據(jù)Tg1的通信2。
代替在上述通信區(qū)車輛出現(xiàn)的判決，從通過在車輛的車載單元間的通信進(jìn)行判決，看看這些車輛是否以一定順序在行駛。如果是，該順序就被存于存儲電路48中。
步驟520為判決可以被改為判決是否車輛處于通信區(qū)內(nèi)。由在通信區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的車載單元進(jìn)行的判決可以通過預(yù)報天線和安裝在地面的報告裝置進(jìn)行，用于記錄光條碼信息和顯示通信區(qū)邊界的磁信息。該判決可以使用從預(yù)報天線收到的無線信號或讀出及檢測到的磁信息或條碼信息。
進(jìn)一步，車載單元可以首先從地面單元接收一個詢問信號。因此，在步驟500和502之間可以加上步驟520至524，以便在車載單元首先收到作為來自地面單元信號的一個詢問信號時，車載單元的當(dāng)前時間作為開始時間被存于存儲電路中。
當(dāng)圖6的步驟402判決從車載單元收到響應(yīng)信號1時，該處理進(jìn)至步驟420，地面單元在那里判斷是否從多個車載單元收到了一個響應(yīng)信號。在步驟420的回答是否定的情況下，指示在該通信區(qū)內(nèi)僅存在一個特定的車輛，并且因此下一步驟404產(chǎn)生一個響應(yīng)信號，包括例如對于由該車載單元發(fā)送的確認(rèn)1的響應(yīng)，地面單元對于信息交換操作的確認(rèn)，及關(guān)于進(jìn)行實際通信天線的天線數(shù)的確認(rèn)。這個信號在步驟406被發(fā)送(相應(yīng)于在圖1中發(fā)送處理數(shù)據(jù)In2的通信3)。
當(dāng)?shù)孛鎲卧盏絹碜远鄠€車載單元的響應(yīng)信號時，步驟420做出肯定的判決，然后步驟422從已收到多個響應(yīng)信號的多個車載單元中選擇具有最早開始時間的車載單元作為通信目標(biāo)。在有多個車載單元具有同樣開始時間的情況下，車載單元按照預(yù)先確定的優(yōu)先次序或由為此目的產(chǎn)生的隨機(jī)號被選擇。即使在多個車載單元出現(xiàn)在一個通信區(qū)內(nèi)時，地面單元也接收來自多個車載單元的響應(yīng)信號，因此，已接收了相應(yīng)于各車載單元通信開始時間的這些車載單元的當(dāng)前時間作為其開始時間的地面單元能夠選擇預(yù)計在最早時間通過通信區(qū)的最早開始時間的車載單元。
車載單元在圖7A的步驟506中判斷是否收到了一個響應(yīng)信號，并且在未收到響應(yīng)信號時，判決為無響應(yīng)。然后步驟進(jìn)至507。步驟507判決是否預(yù)定的時間已經(jīng)過去，如果預(yù)定時間沒過去，該處理返回步驟506。另一方面，在該預(yù)定時間已過去而沒有收到響應(yīng)信號的情況下，步驟507對肯定應(yīng)答判決，接著步驟509判斷是否響應(yīng)信號發(fā)送的預(yù)定數(shù)(根據(jù)這一實施例為三次)要重復(fù)(再試)。如果重試數(shù)少于預(yù)定數(shù)，在步驟509的應(yīng)答是肯定的，并且該處理返回到504。相反，即使在預(yù)定重試數(shù)之后還未收到無響應(yīng)信號，步驟509判定為否定應(yīng)答，并且該處理返回步驟500。然后上述處理從第一步開始再執(zhí)行。
在響應(yīng)信號被收到并且步驟506的判決為肯定的情況下，下一步530判斷是否所收到的響應(yīng)信號是對自己車載單元的通信。如果由于它沒指定自己的車載單元而應(yīng)答為否定時，處理返回到步驟500。相反，在步驟530的判決為對于自己車載單元的通行時，步驟532復(fù)位存儲電路48的開始時間，并且該處理進(jìn)至步驟508。步驟508判斷是否包含在該響應(yīng)中的確認(rèn)1與所發(fā)送的確認(rèn)1相符合。如果該確認(rèn)1不符合，并且應(yīng)答為否定，則處理進(jìn)至步驟509，在那里上述處理被執(zhí)行，重復(fù)預(yù)定次數(shù)的重試。另外，在該確認(rèn)1符合并且步驟508的判決為肯定時，對于發(fā)送確認(rèn)1的響應(yīng)被指示，以便在步驟510產(chǎn)生對于從地面單元發(fā)送的確認(rèn)2的響應(yīng)信號2，并在步驟512被發(fā)送(相應(yīng)于圖1中對于發(fā)送處理數(shù)據(jù)的通信4)。
地面單元重復(fù)地執(zhí)行圖6的步驟408，直到收到一個響應(yīng)。當(dāng)收到響應(yīng)信號及在步驟408判斷為肯定回答時，處理進(jìn)至步驟410。步驟410判斷是否包含在響應(yīng)信號中的確認(rèn)2與所發(fā)的確認(rèn)2相符。如果回答是否定的，處理進(jìn)至步驟408。另一方面，在確認(rèn)2符合以及步驟410進(jìn)行肯定判決的情況下，接收的信號是對發(fā)送的確認(rèn)2的響應(yīng)，并且判決車載單元與地面單元已相互識別。判定在這時建立了信號交換，步驟412產(chǎn)生請求來自車載單元的數(shù)據(jù)傳送的請求信號，隨后步驟44發(fā)送該數(shù)據(jù)(相應(yīng)于圖1中用于發(fā)處理數(shù)據(jù)1n 3、4的通信5、7)。在步驟408的信號接收可以是由車載單元執(zhí)行，根據(jù)在預(yù)定時間過去之后是否重試已執(zhí)行了預(yù)定次數(shù)(例如三次)，該處理可以返回步驟400。在這種情況下，即使在步驟410的判決是否定時，上述的處理也需要執(zhí)行，以重復(fù)預(yù)定的重試次數(shù)。這樣，地面單元就可以在等待一個信號時防止繼續(xù)該處理。
在上述請求信號產(chǎn)生時，它可以包括根據(jù)入口位置的地面單元，中間路程和出口的信息。用于入口的地面單元信息包括車道號，入口號和時間(年，月，日，時，分)。用于中間路程的信息包括車道號，路程號和時間。以及出口信息包括車道號，收費(fèi)口號和時間(年，月，日，時和分)。
當(dāng)車載單元收到地面單元的信號時，圖7B中的步驟514產(chǎn)生肯定的判決，并且步驟516發(fā)送相應(yīng)于所接收的請求信號的數(shù)據(jù)(相應(yīng)于用于發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg3，Tg4的通信6，8)。一旦完成了數(shù)據(jù)傳送，信號交換就被取消，而終止圖7A和7B的程序。步驟514判斷是否收到了信號，并且一旦為肯定的判決，下一步驟516就發(fā)送數(shù)據(jù)。因此在未收到信號時，判決為否定，并且該處理進(jìn)至步驟515。步驟515判決是否預(yù)定時間已經(jīng)過去，如果預(yù)定時間沒有過去處理返回步驟514。另一方面如果在沒有信號接收時預(yù)定時間已經(jīng)過了，步驟515判決為肯定的回答，接著步驟517判決是否響應(yīng)信號2的發(fā)送(重試)被重復(fù)了預(yù)定次數(shù)(按照該實施例為三次)。在重試次數(shù)少于預(yù)定次數(shù)的情況下，判決是肯定的，并且處理返回到步驟512。相反，在重試預(yù)定次數(shù)之后沒信號被收到的情況下，步驟517判決為沒有回答，并且處理返回到步驟500以便從開始重新執(zhí)行。換句話說，在重試預(yù)定次數(shù)之后沒有收到信號的情況下，信號交換被取消。
由車載單元發(fā)送的數(shù)據(jù)是車輛信息，它包括駕駛執(zhí)照號，用于入口的車型和車軸號，或駕駛執(zhí)照號和用于防止中間路程不正常命令的入口號，或者該車輛信息包括駕駛執(zhí)照號，車型和車軸號，現(xiàn)金卡未用金額或預(yù)付卡和用于計算出口費(fèi)用的入口號。
地面單元重復(fù)地執(zhí)行圖6的步驟416，直到收到該數(shù)據(jù)(相應(yīng)于圖1中處理的數(shù)據(jù)InS)，并且一旦收到數(shù)據(jù)，信號交換就被取消，而終止圖6的程序。在接收數(shù)據(jù)的步驟416中，盡管發(fā)送請求信號，但該數(shù)據(jù)可以不從車載單元發(fā)送。因此，正如車載單元所執(zhí)行的，該處理可以根據(jù)在預(yù)定時間長度超過之后是否進(jìn)行了預(yù)定次數(shù)的重試而返回到步驟400。
如上所述，按照這個實施例，即使多個車載單元出現(xiàn)在地面單元的通信區(qū)中，并且該地面單元從多個車載單元收到一個響應(yīng)信號時，發(fā)送它到達(dá)通信區(qū)最早開始時間的車載單元被設(shè)置為通信目標(biāo)。因此能與預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的車載單元建立通信。結(jié)果，地面單元與在通過通信區(qū)前具有小的時間余量的車載單元(車輛)的通信被迅速地建立，而確保了在車載單元與地面單元之間的改善的通信。
而且，如果產(chǎn)生開始時間的定時器以軟件方式通過計算在CPU時鐘上的計數(shù)的開始時間并且使用其結(jié)果進(jìn)行的，則不要求改變系統(tǒng)的配置。因此本發(fā)明可以容易地實現(xiàn)，無需改變常規(guī)系統(tǒng)配置。
現(xiàn)在說明第二實施例。第二實施例是要檢測根據(jù)該車輛的距離覆蓋范圍預(yù)計最早時間通過該通信區(qū)的車輛。在這個與第一實施例相似的配置的實施例中，與第一實施例的相應(yīng)部件相同的部件用第一實施例中的相同標(biāo)號表示，而且不詳細(xì)地敘述，下面只敘述不同的部件。
首先，敘述根據(jù)這個實施例安裝在車輛上的車載單元30的配置。如圖8所示，車載單元30包括一個處理電路43。一方面這個處理單元43連接到信號處理電路46，另一方面連接到距離覆蓋范圍檢測器92。覆蓋范圍檢測器92用于輸出相應(yīng)于覆蓋距離的信號和以檢測相應(yīng)于車輪轉(zhuǎn)動的脈沖信號或以檢測耦合到組合入速度表中的地圖表的距離相關(guān)的脈沖信號的方式工作。處理電路43包括一個計數(shù)器電路，用于計數(shù)輸入的脈沖并且具有用于暫時地保持計數(shù)值C的存儲器。根據(jù)從信號處理電路46來的命令，開始計數(shù)輸入脈沖信號，而計數(shù)電路的計數(shù)值C被輸出給信號處理電路46。事先測量一個計數(shù)單元的覆蓋范圍。輸入到信號處理電路46的計數(shù)值C相應(yīng)于從信號處理電路46發(fā)出命令之后的距離覆蓋。處理電路43可變換脈沖信號為具有一個高電平和一個低電平的數(shù)字信號，而且信號處理電路46可使用數(shù)字信號計算該距離覆蓋。
現(xiàn)在參見圖9至11A與11B說明根據(jù)這個實施例的處理。安裝在中間路程中的地面單元在步驟400發(fā)送包括一個連續(xù)波的詢問信號，直到從該車載單元收到響應(yīng)信號為止，如圖10所示的(相應(yīng)于在圖9中發(fā)送處理數(shù)據(jù)In1的通信)。
當(dāng)一收到詢問信號時(圖11A的步驟500中的肯定判定)，車載單元給出一個確認(rèn)1作為識別信息，以便啟動車載單元和地面單元進(jìn)行識別，而且互相進(jìn)行信號交換。同時，如在后面敘述的，產(chǎn)生另外包括代表存儲在存儲電路48中的距離復(fù)蓋的計數(shù)值C的響應(yīng)信號，并且在下一步驟504中發(fā)送。
另一方面，在步驟500中的判定為否定的而且沒有收到詢問信號時，過程前過到步驟520。但是，即使在步驟500中的判定是否定的而且沒有收到詢問信號，存在著從該地面單元的其它通信的可能性。因此，步驟520判定該通信是否正常地收到。如果沒有收到，過程返回到步驟500。另一方面，在正常收到該通信的情況下，做出判定沒有收到詢問信號但存在其它的通信。因此過程進(jìn)到步驟526，判定處理電路43的計數(shù)電路正在工作。如果計數(shù)電路在工作，步驟526作出肯定的判定，接著返回到步驟500，因為車載單元已經(jīng)存在于該通信區(qū)域內(nèi)。另一方面，在計數(shù)器已工作的情況下，過程進(jìn)到步驟526，在發(fā)出一個命令用于起動處理電路43的計數(shù)電路之后，返回到步驟500。以這種方式，測量了車載單元前進(jìn)到該通信區(qū)之后的覆蓋范圍。換句話說，在該通信區(qū)中計數(shù)值C總是被更新和讀出，用于檢測距離覆蓋。車載單元的上述處理相應(yīng)于發(fā)送圖9中處理的數(shù)據(jù)Tg1b的通信2。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜能囕d單元接收響應(yīng)信號1時(圖10的步驟402中的肯定判定)，過程進(jìn)到步驟420，判定是否從多個車載單元收到響應(yīng)信號。在步驟420的判定為否定的情況下，它表明該特定的車載單元是存在于該通信區(qū)中的唯一單元，因此下一步驟402產(chǎn)生如上所述的響應(yīng)信號，該信號在下一步驟406發(fā)送(響應(yīng)于圖9中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In2b的通信3)。
在該地面單元從多個車載單元接收一個響應(yīng)信號的情況下，步驟420作出肯定的判定，而步驟424在車載單元中間選擇具有最長覆蓋范圍的一個車載單元，多個響應(yīng)已從這些車載單元接收到，即選擇具有最大計數(shù)值C的車載單元作為通信的目標(biāo)。在多個車載單元具有相同的覆蓋范圍的情況下，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先順序或利用為此目的特別產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)選擇一個車載單元。因此，即使多個車載單元存在于該通信區(qū)中而且地面單元從多個車載單元接收一個響應(yīng)信號，具有在該通信區(qū)中最長覆蓋范圍的和預(yù)計最早通過該通信區(qū)的一個車載單元被選擇。
由于一個過程相應(yīng)于在圖9中的一個車載單元發(fā)送處理數(shù)據(jù)Tg2的通信，假定圖11A的步驟50b做出肯定的判定，收到響應(yīng)信號，接著步驟53D判定該通信是指向該特定的車載單元的。然后步驟536復(fù)位處理電路43的計數(shù)電路，過程進(jìn)到步驟508。
相應(yīng)于圖9發(fā)送處理數(shù)據(jù)Tg3、Tg4的通信6、8的步驟508的過程類似于圖7的過程，因此不再敘述。而且，包括及在相應(yīng)于處理數(shù)據(jù)In5的圖10中的步驟408之后的過程和相應(yīng)于圖7地面單元發(fā)送處理數(shù)據(jù)In3、4的通信5、7的過程類似于圖6的過程，因此不再敘述。
如上所述，根據(jù)本實施例，即使在多個車載單元存在于該地面單元的通信區(qū)中，而且該地面單元從多個車載單元收到一個響應(yīng)信號時，該通信區(qū)內(nèi)走過的距離從每個車載單元發(fā)送出。因此可設(shè)定具有最長覆蓋范圍的車載單元為通信的目標(biāo)，因而與具有最長距離覆蓋并且預(yù)計最早通過該通信區(qū)的車載單元盡可能快地建立通信。
而且，在該通信區(qū)覆蓋距離的基礎(chǔ)上選擇預(yù)計最早通過該通信區(qū)的車輛。因此，可消除由于直到車輛選擇時的車速偏差引起的定時誤差。結(jié)果，即使在車輛以不同的速度通過該通信區(qū)，也可安全地選擇預(yù)計最早通過該通信區(qū)的車載單元為通信目標(biāo)。
現(xiàn)在敘述本發(fā)明的第三實施例。第三實施例是要從電場強(qiáng)度檢測車輛(車載單元)已到達(dá)通信區(qū)。第三實施例具有與上述各實施例類似的配置，因此與前面的實施例相同的部件分別以相同的標(biāo)號表示，而且將不再敘述。因此下面的敘述只限于不包括在前述實施例中的部件。
首先將說明根據(jù)本實施例安裝在車輛上的車載單元30的配置。如圖12中所示的，車載單元30連接到用于接收地面單元發(fā)送的信號的天線32和用于測量接收天線32周圍的電場強(qiáng)度的電場強(qiáng)度測量電路36。電場強(qiáng)度測量電路36通過比較器38連接到電場強(qiáng)度測量電路46。比較器38的一個輸入端與電場強(qiáng)度測量電路36相接，而另一個輸入端接到電源39。電源39起著設(shè)定閾值電平的閾值設(shè)定電路的作用，當(dāng)電場強(qiáng)度測量電路36的輸出信號超過閾值電平時提升該輸出信號為高電平。結(jié)果，在電場強(qiáng)度測量電路36的輸出信號超過由電源39確定的電壓時，即當(dāng)電場強(qiáng)度超過預(yù)定值時，高電平信號輸入到信號處理電路46。而且，信號處理電路46接到一個定時器42，該定時器42起著指示當(dāng)前時間的一個內(nèi)置定時器的作用。
現(xiàn)在參照圖13至15A及15B說明根據(jù)本實施例的處理。安裝在中間路由中的地面單元在步驟400發(fā)送包含一個連續(xù)波的詢問信號，直到如圖14所示的從該車載單元收到一個響應(yīng)信號為止(相應(yīng)于圖13的發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In1的通信)。
利用該車載單元，如圖15A所示的，步驟500判定是否已收到詢問信號。如果判定是肯定的，表明已收到詢問信號，步驟502給出確認(rèn)1并且產(chǎn)生加給它的存儲在存儲器電路48中的車載單元的時間的響應(yīng)信號1。下一步驟504發(fā)送響應(yīng)信號1(相應(yīng)于圖15A中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg1c的通信)。
在步驟500判定是否定的而且沒有收到詢問信號的情況下，過程進(jìn)到步驟540。步驟540判定由電場強(qiáng)度測量電路36測量的電場強(qiáng)度是否已超過預(yù)定值。換句話說，步驟540判定比較器38的輸出信號是否為高電平以判定該車載單元是否出現(xiàn)在該通信區(qū)中。在該車載單元在通信區(qū)外部的情況下，過程返回到步驟500。另一方面，當(dāng)車載單元進(jìn)入該通信區(qū)時，過程進(jìn)到步驟522，因而判定當(dāng)前時間是否在存儲器電路48中設(shè)定了。在當(dāng)前時間在存儲器電路48中設(shè)定的情況下，它表明該車載單元已經(jīng)在該通信區(qū)中。因此，步驟522作出肯定的判定，過程直接返回到步驟500。另一方面，在當(dāng)前時間沒有在存儲器電路48中設(shè)定的情況下，過程進(jìn)到步驟522，從定時器42來的當(dāng)前時間被設(shè)定在存儲器電路48中，在這之后過程返回到步驟500。因此，已進(jìn)入該地面單元的通信區(qū)的車載單元的當(dāng)前時間被存儲在存儲器電路48中。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜脑撥囕d單元接收響應(yīng)信號1時(當(dāng)圖14的步驟402中的判定為肯定時)，步驟420判定響應(yīng)信號是否從多個車載單元接收的。在步驟420的判定為肯定的情況下，它表明該特定的車輛是在該通信區(qū)中的唯一車輛。因此，步驟404產(chǎn)生一個響應(yīng)信號，如上所述的，該信號在下一步驟406被發(fā)送(相應(yīng)于圖13中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In2c的通信)。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜亩鄠€車載單元接收該響應(yīng)信號時，步驟420作出肯定的判定，并且選擇具有當(dāng)前時間比任何其它車載單元早的一個車載單元作為通信的目標(biāo)，該時間作為超過預(yù)定電場強(qiáng)度時的時間。在有多個車載單元具有相當(dāng)?shù)漠?dāng)前時間的情況下，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先順序或者以預(yù)定的方式產(chǎn)生的隨數(shù)數(shù)選擇一個車載單元。即使在該通信區(qū)中存在多個車載單元和該地面單元從多個車載單元接收響應(yīng)信號時，因此，選擇具有較早的當(dāng)前時間和預(yù)計最早通過該通信區(qū)的一個車載單元。
在圖15A的步驟506作出關(guān)于一個響應(yīng)信號是否在相應(yīng)于圖13中該車載單元發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg2的通信的過程中接收到的肯定判定情況下，而且在下一步驟530的判定關(guān)于該通信是否是到該特定車載單元為肯定的情況下，在步驟532存儲器電路48被設(shè)定而且過程進(jìn)到步驟508。
包括和在相應(yīng)于圖13中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg3、Tg4的通信6、8的步驟508之后的步驟類似于圖7A和7B的步驟，因此不作敘述。而且，包括和在相應(yīng)于圖13該地面單元發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In3、4的通信5、7的圖14中的步驟408之后的過程以及相應(yīng)于處理數(shù)據(jù)In5的過程類似于圖6的過程，因此不再敘述。
因此，根據(jù)實施例，即使在該地面單元的通信區(qū)中存在多個車載單元和該地面單元從多個車載單元接收響應(yīng)信號，具有從多個車載單元發(fā)送的當(dāng)前時間中進(jìn)入該通信區(qū)的最早當(dāng)前時間的車輛上的車載單元被選擇作為通信的目標(biāo)。因此與具有最早時間進(jìn)入該通信區(qū)的和預(yù)計最早通過該通信區(qū)的車載單元通信變?yōu)榭赡芰恕?br> 還假定在電場強(qiáng)度超過預(yù)定值時車載單元進(jìn)入通信區(qū)。因此，進(jìn)入該通信區(qū)只可利用地面單元發(fā)送的連續(xù)無線電波進(jìn)行檢測。而且，無線電波從地面單元連續(xù)地發(fā)送和其電場強(qiáng)度被測量。因此進(jìn)入車載單元的通信區(qū)可以實時連續(xù)地被檢測，而沒有可能由取樣等引起的周期的時間滯后。
現(xiàn)在說明第四實施例。根據(jù)第四實施例，利用電場強(qiáng)度檢測車輛(車載單元)進(jìn)入通信區(qū)，和利用該車輛覆蓋的距離檢測給定車載單元在最早時間通過通信區(qū)。第四實施例的配置類似于上述實施例的配置。因此，與前面的實施例中的部件相同的部件分別以相同的標(biāo)號表示，而且在下面不再敘述，下面的說明只限于不包括在前面的實施例中的部件。
首先說明根據(jù)這個實施例安裝在車上的車載單元的配置。如圖16所示的，車載單元30的接收天線32接到電場強(qiáng)度測量電路36。電場強(qiáng)度測量電路36又通過比較器38接到信號處理電路46。比較器38的一個輸入端接到電場強(qiáng)度測量電路36，而其另一個輸入端接到電源39。而且，信號處理電路46接到處理電路43，它又與距離覆蓋檢測器92連接。
現(xiàn)在參見圖17至19A及19B說明根據(jù)本發(fā)明的處理操作。在步驟400，安裝在中間路由中的地面單元發(fā)送連續(xù)無線電波的詢問信號，直到從車載單元收到響應(yīng)信號為止，如圖18中所示的(相應(yīng)于圖17發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In1的通信1)。
當(dāng)車載單元接收詢問信號時(圖19A步驟500中的肯定判定)，步驟534給出一個確認(rèn)1。同時，如下面所敘述的，響應(yīng)信號1與相應(yīng)于存儲在存儲器電路48中的覆蓋的所加計數(shù)值C一起被產(chǎn)生，響應(yīng)信號1在步驟504被發(fā)送(相應(yīng)于圖19A發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg1d的通信2)。
另一方面，在步驟500中的判定為否定和沒有收到詢問信號的情況下，步驟540判定由電場強(qiáng)度測量電路36測量的電場強(qiáng)度是否已超過預(yù)定值，因而判定在該通信區(qū)中是否有車載單元。在車載單元是在該通信區(qū)外部的情況下，過程返回到步驟500。另一方面，在車載單元進(jìn)入通信區(qū)的情況下，過程進(jìn)到步驟526，判定處理電路43的計數(shù)電路是否在工作。如果計數(shù)電路在工作，它判定一個車載單元已經(jīng)在該通信區(qū)中，使得步驟526作出肯定的判定，接著返回到步驟500。另一方面，在計數(shù)電路不工作的情況下，該處理進(jìn)到步驟528，并且在命令處理電路43的計數(shù)電路開始工作之后，返回到步驟500。這樣，在車載單元進(jìn)入該通信區(qū)之后的覆蓋距離被測量。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜脑撥囕d單元接收響應(yīng)信號1時(圖18中的步驟420)，步驟420判定是否已從多個車載單元收到響應(yīng)信號。如果在步驟420的判定是否定的，它表明只有該特定的車載單元存在于該通信區(qū)中，因而下一步驟404產(chǎn)生一個響應(yīng)信號，它在步驟406被發(fā)送(相應(yīng)于圖17中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In2d的通信3)。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜亩鄠€車載單元接收該響應(yīng)信號時，步驟420作出肯定的判定，接著步驟424選擇具有最長距離覆蓋即具有最高計數(shù)值的一個車載單元作為通信的目標(biāo)。在多個車載單元具有相同的覆蓋的情況下，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先順序或利用為此目的產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)選擇一個車載單元。結(jié)果，即使多個車載單元存在于該通信區(qū)中和該地面單元接收來自多個車載單元的響應(yīng)信號，所選的車載單元是在進(jìn)入該通信區(qū)之后具有最長的行駛距離并且預(yù)計在最早的時間通過該通信區(qū)的車載單元。
在相應(yīng)于圖17車載單元發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg2的通信4的過程中，假定圖19A中的步驟506作出收到響應(yīng)信號的肯定判定，而且步驟530也作出關(guān)于該響應(yīng)信號是否為尋址到特定的車載單元的通信的肯定判定。然后，步驟536復(fù)位處理電路43的計數(shù)電路，過程進(jìn)到步驟508。
從相應(yīng)于圖17中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg3、Tg4的通信6、8的步驟508開始的過程類似于圖7A和7B的過程，因此不再敘述。而且，相應(yīng)于處理的數(shù)據(jù)In5和圖17的地面單元發(fā)送處理數(shù)據(jù)In3、4的通信5、7步驟408之后并包括步驟408的過程類似于圖6的過程，因此不再敘述。
如上所述，根據(jù)這個實施例，在該地面單元的通信區(qū)中有多個車載單元和該地面單元從多個車載單元收到一個響應(yīng)信號的情況下，則在多個車載單元中進(jìn)入該通信區(qū)之后具有最長距離復(fù)蓋的車載單元被確定為通信的目標(biāo)。因此，與進(jìn)入該通信區(qū)之后具有最長距離覆蓋和預(yù)計在最早的時間通過該通信區(qū)的車載單元的通信變得可能了。
現(xiàn)在說明第五實施例。在上述的第三實施例中，由車載單元上測量的當(dāng)前時間(由該車載單元管理的信息)確定車載單元通過該通信區(qū)的時間。但是不能校正車載單元的定時器降低了瞬時精度的可靠性。在第五實施例中，更新地面單元來的每個傳輸?shù)膫鬏敂?shù)(由地面單元管理的信息)被返回，以便選擇具有通過該通信區(qū)最早時間的一個車載單元。第五實施例從與前面的實施例相同的方式配置并且其部件分別以相應(yīng)于前面實施例的部件的相同標(biāo)號表示，因此不再詳細(xì)敘述，而只敘述不包含在前面的實施例中的部件。
首先說明有關(guān)根據(jù)這個實施例的地面單元的路程控制天線控制單元232的結(jié)構(gòu)。如圖20所示的，路程控制天線控制單元232包括一個計數(shù)器，接到信號處理電路12，用于計數(shù)傳輸數(shù)。
現(xiàn)在參照圖21至23A及23B敘述按照本實施例的過程。
在步驟426，安裝在中間路程中的地面單元發(fā)送連續(xù)波的詢問信號，直到從車載單元收到響應(yīng)信號為止，如圖22中所示的(相應(yīng)于圖21發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In1e的通信1)。在該過程中，地面單元在產(chǎn)生與按照該過程的時間階段(每個時間階段由圖22中的步長系列構(gòu)成)和通信階段(相應(yīng)于通信1至7)遞增的傳輸數(shù)相同的信號之后發(fā)送該詢問信號。
一旦收到詢問信號時(圖23A步驟500中的肯定判定)，在下一步驟556車載單元就給出一個確認(rèn)，而且同時產(chǎn)生響應(yīng)信號1，存儲在存儲器電路48中和從地面單元發(fā)送的傳輸數(shù)被加上，如在下面敘述的，響應(yīng)信號1在下一步驟504被發(fā)送。直到這個步驟的車載單元的過程相應(yīng)于圖21中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg1e的通信2。
另一方面，在步驟500作出否定判定和沒有收到詢問信號的情況下，過程進(jìn)到步驟550。即使在步驟500作出否定判定和沒有收到詢問信號的情況下，也可存在從該地面單元來的其它通信。因此，步驟550判定是否正常地收到通信，如果沒有收到，則過程返回步驟500。另一方面，在通信正常地收到的情況下，它判定沒有收到詢問信號但是存在其它的通信，過程到步驟552。步驟552判定從地面單元發(fā)送的傳輸數(shù)是否在存儲電路48中被設(shè)定。在傳輸數(shù)在存儲電路48中被設(shè)定的情況下，它表明車載單元已經(jīng)存在于該通信區(qū)。因此，步驟552作出肯定判定，接著返回到步驟500。相反，在傳輸數(shù)沒有在存儲電路48中被設(shè)定的情況下，過程進(jìn)到步驟554，在存儲電路48中設(shè)定從地面單元接收的傳輸數(shù)，接著返回到步驟500。這樣，在車載單元進(jìn)入地面單元的通信區(qū)時的時間點上從地面單元來的傳輸數(shù)被存儲在存儲電路48中。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜能囕d單元接收響應(yīng)信號1時(圖22的步驟402中的肯定判定)，步驟428將傳輸數(shù)遞增1，接著步驟420判定是否已從多個車載單元收到該響應(yīng)信號。在步驟420的判定為否定的情況下，它表明只有該特定的車載單元存在于該通信區(qū)中。因此步驟432產(chǎn)生具有附加上傳輸數(shù)的一個響應(yīng)數(shù)，在步驟406發(fā)送它(相應(yīng)于圖21發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In2e的通信3)。在步驟432產(chǎn)生的響應(yīng)信號已附加到在步驟428遞增1的傳輸數(shù)上。因此，在步驟426發(fā)送的傳輸數(shù)小于在步驟432發(fā)送的傳輸數(shù)。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜亩鄠€車載單元接收響應(yīng)信號時，步驟420作出肯定判定，接著步驟430選擇全部車載單元中帶有第一小傳輸數(shù)的一個車載單元作為通信的目標(biāo)。在該過程中，在存在多個具有相同傳輸數(shù)的車載單元的情況下，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先順序或利用為這個特別目的產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)確定一個車載單元。因此，即使在由地面單元從存在于該通信區(qū)中的多個車載單元接收響應(yīng)信號，與通信中的車載單元或預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的車載單元通信變?yōu)榭赡芰恕?br> 當(dāng)車載單元接收該響應(yīng)信號(圖23步驟506中的肯定判定)和接收的響應(yīng)信號傳送到特定的車載單元時(步驟530中的肯定判定)，則步驟558復(fù)位存儲電路48的傳輸數(shù)而且過程進(jìn)到下一步驟508。
包括和在圖23B的步驟508之后的過程(包括和在圖21發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg2e的通信4之后的過程)與圖6中的相應(yīng)過程相同，因此不再說明。
當(dāng)?shù)孛鎲卧邮枕憫?yīng)信號和確認(rèn)2是正確時(圖22的步驟408、410中的肯定判定)，則認(rèn)為符號交換被建立。因此步驟434將傳輸數(shù)遞增1，接著步驟436產(chǎn)生具有附加上傳輸數(shù)的一個請求數(shù)，在步驟414發(fā)送請求信號(相應(yīng)于圖21發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In3e、In4e的通信5、7)。然后，地面單元重復(fù)地執(zhí)行步驟416，直到收到數(shù)據(jù)為止(相應(yīng)于圖21中的處理的數(shù)據(jù)In5e)。一旦完成數(shù)據(jù)的接收，下一步驟438就將傳輸數(shù)遞增1，此后取消符號交換，因而終止圖22的程序。
這樣，根據(jù)這個實施例，從地面單元發(fā)送的傳輸數(shù)由該地面單元管理并根據(jù)與車載單元進(jìn)行通信的階段遞增。而且，車載單元照原樣返回到首先接收的傳輸數(shù)。結(jié)果，地面單元可容易地確定存在于該通信區(qū)中的車載單元的通信定時。即使多個車載單元存在于該地面單元的通信區(qū)中和該地面單元從多個車載單元收到一個響應(yīng)信號，因此，每個車載單元的通信定時可以通過檢測該傳輸數(shù)確定，該傳輸數(shù)由地面單元管理并且發(fā)送到每個車載單元。因此該地面單元與預(yù)計在最早的時間通過該通信區(qū)的車載單元之間的通信變?yōu)榭赡芰恕?br> 為了處理以軟件方式產(chǎn)生傳輸數(shù)的計數(shù)器，例如計數(shù)操作可通過加或減進(jìn)行，而且結(jié)果可存儲在構(gòu)成信號處理電路的微計算機(jī)的RAM中。這樣做，不要求改變設(shè)備配置。因此能夠容易地實現(xiàn)本發(fā)明而不改變常規(guī)設(shè)備的配置。
現(xiàn)在說明第六個實施例。根據(jù)第六個實施例，利用信號從地面單元發(fā)送并返回的時間選擇預(yù)計在最早的時間通過通信區(qū)的一個車載單元。第六實施例的配置類似于前面的實施例。因此相同的部件以與前面實施例相應(yīng)部件相同的標(biāo)號表示而且不再詳細(xì)說明。下面的說明只涉及不包括在前面實施例中的那些部件。
首先說明有關(guān)根據(jù)這個實施例的地面單元的路程控制天線控制單元232的配置。如圖24中所示的，路程控制天線控制單元232包括一個定時器17，用于讀出當(dāng)前時間。定時器17接到信號處理電路12。定時器17起著指示地面單元的當(dāng)前時間的內(nèi)置時鐘的作用。
現(xiàn)在參照圖25至27A及27B說明根據(jù)這個實施例的過程。
安裝在中間路程中的地面單元在步驟440發(fā)送連續(xù)波的詢問信號，直到從該車載單元收到響應(yīng)信號為止，如圖26中所示的(相應(yīng)于圖25中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In1f的通信)。地面單元只在產(chǎn)生具有從定時器17讀出并加在其上當(dāng)前時間的相同詢問信號之后才發(fā)送該詢問信號。
在該車載單元接收詢問信號時(圖27A的步驟500的肯定判定)，下一步驟556給出一個確認(rèn)1，而在同時產(chǎn)生具有附加在存儲電路48中存儲的和從地面單元發(fā)送的第一當(dāng)前時間的響應(yīng)信號1，如在下面所述的，該信號在步驟504發(fā)送。直到上面提到的步驟的車載單元的過程相應(yīng)于圖25發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg1f的通信2。
另一方面，在步驟500判定為否定和沒有收到詢問信號的情況下，過程進(jìn)到步驟550。即使沒有收到詢問信號，也可以從該地面單元進(jìn)行其它的通信。因此，步驟550判定是否通信正常地接收，而如果不正常，過程返回到步驟500。另一方面，在通信正常接收的情況下，進(jìn)行判定雖然沒有收到詢問信號可能存在其它的通信。因此過程轉(zhuǎn)到步驟562，判定從地面單元發(fā)送的當(dāng)前時間是否在存儲電路48中被設(shè)定，在存儲電路48中設(shè)定當(dāng)前時間的情況下，它表明車載單元已經(jīng)在該通信區(qū)中，因此過程回到步驟500。另一方面，如果在存儲電路48中沒有設(shè)定當(dāng)前時間，步驟564在存儲電路48中設(shè)定從地面單元接收的第一當(dāng)前時間，之后過程返回到步驟500。以這種方式，從地面單元來的當(dāng)前時間作為首先進(jìn)入通信區(qū)的當(dāng)前時間被存儲在存儲電路48中。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜能囕d單元接收響應(yīng)信號1時(圖26的步驟402中的肯定判定)，過程進(jìn)到步驟420，判定是否從多個車載單元收到響應(yīng)信號。在步驟420的判定為否定的情況下，它表明該特定的車載單元是存在于該通信區(qū)中的唯一車載單元，下一步驟444產(chǎn)生一個響應(yīng)信號，該信號在步驟406被發(fā)送(相應(yīng)于圖25中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)In2f的通信3)。在步驟444中產(chǎn)生的響應(yīng)信號伴隨著由定時器17讀出的當(dāng)前時間。
當(dāng)?shù)孛鎲卧獜亩鄠€車載單元接收響應(yīng)信號時，步驟420作出一個肯定的判定，接著步驟442選擇在所有接收的當(dāng)前時間中具有地面單元的最早當(dāng)前時間的第一車載單元作為通信的目標(biāo)。在多個車載單元具有相同的當(dāng)前時間的情況下，根據(jù)預(yù)定的優(yōu)先順序或利用為此目的產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)選擇一個車載單元。因此，當(dāng)多個車載單元存在于該通信區(qū)中和地面單元從多個車載單元接收響應(yīng)信號時，則選擇在通信中的車載單元或者希望在最早時間通過該通信區(qū)的車載單元作為通信的目標(biāo)。
當(dāng)車載單元接收代表到特定車載單元通信的(步驟530的肯定判定)響應(yīng)信號(圖27的步驟506中的肯定判定)時，則步驟568復(fù)位存儲電路48中的當(dāng)前時間，過程進(jìn)到步驟508。
包括和在步驟508之后的過程(包括和在圖25中發(fā)送處理的數(shù)據(jù)Tg2的通信4之后的過程)類似于圖6中所示的過程，因而將不再敘述。
當(dāng)?shù)孛鎲卧邮枕憫?yīng)和確認(rèn)2是正確時(圖26步驟408、410的肯定判定)，則認(rèn)為已建立了信號交換，步驟446產(chǎn)生伴有當(dāng)前時間的請求信號，該信號在步驟414發(fā)送(相應(yīng)于圖25中發(fā)送處理的In3f的通信5)。然后，地面單元重復(fù)地執(zhí)行步驟416，直到收到數(shù)據(jù)為止(相應(yīng)圖25的處理的數(shù)據(jù)In5f)。一旦完成了數(shù)據(jù)的接收，就取消信號交換，因而終止了圖26的程序。
如上所述，根據(jù)這個實施例，即使在該通信區(qū)中有多個車載單元和該地面單元從多個車載單元接收響應(yīng)信號，與車載單元通信的時間是通過檢測發(fā)送到每個車載單元的當(dāng)前時間確定的。因此與預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的車載單元的通信變?yōu)榭赡芰恕?br> 在每個上述實施例中，可以這樣的方式設(shè)定多個天線一個天線的通信區(qū)包括在兩個相鄰天線的通信區(qū)中。在這種情況下，即使由一個天線覆蓋的地面單元的通信條件出故障，其不利影響可由其余天線的通信區(qū)調(diào)節(jié)(accommodated)。
因此從前面的敘述中將懂得根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1，詢問器根據(jù)每個應(yīng)答器發(fā)送的通信區(qū)狀態(tài)信息估計每個應(yīng)答器預(yù)計通過該通信區(qū)的時間，預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的應(yīng)答器被確定為通信的目標(biāo)。因此該詢問器能夠建立與比其余應(yīng)答器優(yōu)先作為通信的目標(biāo)、預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的一個應(yīng)答器的通信。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求4，代表來自詢問器的傳輸時間的通信時間信息由每個應(yīng)答器按照原樣返回。因此可在由詢問器管理的通信時間信息的基礎(chǔ)上確定與每個應(yīng)答器通信的暫時順序。得到的結(jié)果是車輛性能包括應(yīng)答器的時間測量功能或距離測量功能的偏差的影響可減小，而且詢問器可與一個最佳的應(yīng)答器相匹配。
如在這里所披露的，雖然本發(fā)明的實施例組成一個優(yōu)選的形式，但是應(yīng)該懂得可采用其它的形式。
權(quán)利要求
1 一種移動單元通信控制方法，通過在安裝在地面上移動的多個移動單元之一上的一個應(yīng)答器和具有與該應(yīng)答器無線電通信的通信區(qū)的一個詢問器之間的無線電通信交換信息，所述方法包括步驟使每個所述應(yīng)答器發(fā)送代表在所述通信區(qū)中其狀態(tài)的狀態(tài)信息；和使所述詢問器在從所述應(yīng)答器發(fā)送的狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上估計每個應(yīng)答器預(yù)計通過該通信區(qū)的時間并且確定被估計在最早時間通過該通信區(qū)的應(yīng)答器為通信的目標(biāo)。
2 根據(jù)權(quán)利要求1的移動單元通信控制方法，其中每個所述應(yīng)答器確定在所述通信區(qū)中它的狀態(tài)信息并且發(fā)送這樣確定的狀態(tài)信息。
3 根據(jù)權(quán)利要求2的移動單元通信控制方法，其中所述狀態(tài)信息是代表所述應(yīng)答器進(jìn)入所述通信區(qū)時間的進(jìn)入時間信息。
4 根據(jù)權(quán)利要求2的移動單元通信控制方法，其中所述狀態(tài)信息是代表在進(jìn)入所述通信區(qū)之后由所述應(yīng)答器覆蓋的距離的距離覆蓋信息。
5 根據(jù)權(quán)利要求3的移動單元通信控制方法，其中所述應(yīng)答器進(jìn)入所述通信區(qū)是在由所述詢問器來的無線電波產(chǎn)生的預(yù)定電場強(qiáng)度超過時被檢測的。
6 根據(jù)權(quán)利要求4的移動單元通信控制方法，其中所述應(yīng)答器進(jìn)入所述通信區(qū)是在由所述詢問器來的無線電波產(chǎn)生的預(yù)定電場強(qiáng)度超過時被檢測的。
7 根據(jù)權(quán)利要求1的移動單元通信控制方法，進(jìn)一步包括步驟使每個所述應(yīng)答器至少按照原樣返回接收的信息；和使所述詢問器發(fā)送代表來自所述詢問器、作為狀態(tài)信息的通信時間的通信時間信息，在包括在從每個應(yīng)答器返回的信息中的通信時間信息的基礎(chǔ)上，估計返回最舊的通信時間信息的應(yīng)答器作為預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的應(yīng)答器，并確定所述應(yīng)答器為通信的目標(biāo)。
8 根據(jù)權(quán)利要求7的移動單元通信控制方法，其中所述通信時間信息是對來自所述詢問器的每個傳輸進(jìn)行更新的傳輸數(shù)。
9 根據(jù)權(quán)利要求7的移動單元通信控制方法，其中所述通信時間信息是從所述詢問器來的傳輸?shù)臅r間。
10 根據(jù)權(quán)利要求1的移動單元通信控制方法，其中所述移動單元是在道路上行駛的車輛，所述應(yīng)答器是具有安裝在所述車輛上的天線的一個通信單元，而所述詢問器是具有安裝在路邊的天線的一個通信單元。
全文摘要
一種移動單元通信控制方法用于在一個通信區(qū)中的多個應(yīng)答器和一個詢問器之間準(zhǔn)確地交換信息而無信息丟失。構(gòu)成該詢問器的地面單元發(fā)送一個詢問信號。構(gòu)成應(yīng)答器的車載單元存儲并返回該車載單元第一次接收詢問信號的當(dāng)前時間作為開始時間。地面單元在多個車載單元中選擇具有最早開始時間的車載單元作為通信的目標(biāo)。選擇預(yù)計在最早時間通過該通信區(qū)的車載單元，而地面單元發(fā)送響應(yīng)信號，用于與特定的車載單元進(jìn)行信號交換，該車載單元對此應(yīng)答。隨著信號交換的建立，數(shù)據(jù)在該地面單元和該車載單元之間被交換。
文檔編號G08G1/017GK1158545SQ9612115
公開日1997年9月3日 申請日期1996年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者林宏直, 渡邊寬 申請人:豐田自動車株式會社