用于檢測(cè)車輛的車輪的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于通過評(píng)估由車輛（2）所通過的檢測(cè)器單元（5）發(fā)出、由旋轉(zhuǎn)車輪（1）反射并以多普勒頻移形式返回的測(cè)量波束（6）的多普勒頻移來檢測(cè)車輛（2）的旋轉(zhuǎn)車輪（1）的方法，其中，在所述車輪（1）的相對(duì)位置（R）中，所述車輛（2）包括能夠與所述檢測(cè)器單元（5）中的具有已知位置（L）的收發(fā)器（24）建立無線電通信（23）的機(jī)載單元（15），包括：根據(jù)所述機(jī)載單元（15）與所述收發(fā)器（24）之間的至少一個(gè)無線電通信（23），來測(cè)量所述機(jī)載單元與所述收發(fā)器的方向(δ)和距離（z）；以及根據(jù)所測(cè)量的方向(δ)和距離（z）并考慮到前述相對(duì)位置（R）和位置（L），來控制所述測(cè)量波束（6）的輻射方向(α，β，γ)或輻射位置（A）。
【專利說明】用于檢測(cè)車輛的車輪的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于通過評(píng)估由車輛所通過的檢測(cè)器單元發(fā)出、由車輪反射并以多普勒頻移形式返回的測(cè)量波束的多普勒頻移來檢測(cè)車輛的旋轉(zhuǎn)車輪的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]檢測(cè)車輪對(duì)于很多應(yīng)用是有意義的。例如，通過檢測(cè)車輪，可以使特定交通區(qū)的經(jīng)過被肯定地識(shí)別，例如，用于邊界監(jiān)控目的或用于觸發(fā)特定動(dòng)作，諸如觸發(fā)報(bào)警、啟動(dòng)照明、打開門、記錄用于監(jiān)控目的照片等等?，F(xiàn)代的交通收費(fèi)系統(tǒng)還頻繁地涉及用于費(fèi)用評(píng)估的車輛的車軸數(shù)量，以便對(duì)車輪(輪軸)的檢測(cè)還可以構(gòu)成進(jìn)行公路收費(fèi)或檢查公路收費(fèi)的重要基礎(chǔ)，具體而言，還利用移動(dòng)控制車輛，這些移動(dòng)控制車輛在要被收費(fèi)的車輛通過它們或處在迎面而來的車流中時(shí)檢查這些要被收費(fèi)的車輛的車軸的數(shù)量。
[0003]從DE102008037233A1已知，基于與其余車輛相比的行駛中的車輛的切線速度的不同的水平分量來檢測(cè)該車輛的車輪，此切線速度導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)量波束的相對(duì)應(yīng)的多普勒頻移。為此目的使用雷達(dá)速度計(jì)，該雷達(dá)速度計(jì)通過雷達(dá)葉片照射駛過車輛的較低的區(qū)域，并基于返回的接收的頻譜，按時(shí)間平均單個(gè)速度測(cè)量信號(hào)，該信號(hào)在車輪的用于車輪檢測(cè)的位置處表現(xiàn)出信號(hào)最大值。
[0004]本申請(qǐng)的 申請(qǐng)人:公開了用于進(jìn)行車輪檢測(cè)的新穎并且可靠的方法，這些方法特別不受故障的影響，基于以前沒有公開的專利申請(qǐng)EP11450079.6、EPl 1450080.4和PCT/EP2012/061645中的多普勒測(cè)量值。
[0005] 申請(qǐng)人:認(rèn)識(shí)到，需要多普勒測(cè)量波束與駛過車輛的盡可能好的校準(zhǔn)，以便進(jìn)一步提高檢測(cè)可靠性。在多車道公路上，或有迎面而來車流的公路上，由于駕駛方式或車輛維度，車輛通過檢測(cè)器單元的距離頻繁地急速改變。這會(huì)導(dǎo)致對(duì)通過測(cè)量波束檢測(cè)的車輪的照明不足，導(dǎo)致檢測(cè)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服上文所描述的問題，并創(chuàng)建基于多普勒測(cè)量值來進(jìn)行車輪檢測(cè)的進(jìn)一步改善的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的此目的通過帶有權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明基于使用所謂的機(jī)載單元(0BU)，在公路收費(fèi)和通信系統(tǒng)中，機(jī)載單元被用來對(duì)車輛對(duì)位置的使用收費(fèi)，用于解決上文所描述的問題。這種類型的機(jī)載單元能夠與具有沿著道路的已知位置的路邊無線電信標(biāo)(路邊實(shí)體，RSE)建立專用短距離無線電通信(DSCRC)類型的無線電通信，從而，如果DSRC無線電通信成功，它們可以在無線電信標(biāo)的無線電覆蓋范圍的每一種情況下被定位。這樣的基于信標(biāo)的取決于基礎(chǔ)設(shè)施的公路收費(fèi)系統(tǒng)的示例包括根據(jù)CEN-DSRC或ITS-WAVE標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.1Ig)的公路收費(fèi)系統(tǒng)。然而，其中機(jī)載單元在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中自主地自我定位，并將其位置數(shù)據(jù)或從其生成的收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)(例如，通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò))的基于衛(wèi)星的“無信標(biāo)的”公路收費(fèi)系統(tǒng)的機(jī)載單元另外配備有DSRC無線模塊也是可以的，用于控制讀出目的或作為能夠與GNSS和DSRC公路收費(fèi)系統(tǒng)協(xié)作的所謂的“混合型OBU”。
[0009]根據(jù)US2003/0102997A1，發(fā)射用于對(duì)相鄰車輛進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)的雷達(dá)信號(hào)的根據(jù)特殊OBU的防碰撞系統(tǒng)是已知的。同時(shí)，雷達(dá)信號(hào)經(jīng)過調(diào)制，適用于與相鄰車輛的OBU進(jìn)行通信的通信目的，從而，相鄰車輛的OBU可以，例如發(fā)出用于進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)的詳細(xì)的位置信
肩、O
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法使用機(jī)載單元的無線電通信功能，以便當(dāng)多普勒檢測(cè)器單元被通過時(shí)，確定相對(duì)于檢測(cè)器單元的幾何關(guān)系，并基于此幾何關(guān)系，基于無線電通信確定通過距離，并利用此確定結(jié)果對(duì)齊檢測(cè)器單元的多普勒測(cè)量波束。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量波束與駛過車輛的車輪的單個(gè)、自適應(yīng)和準(zhǔn)確的校準(zhǔn)，因而可以以高準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確性，甚至對(duì)于變化的車輛距離執(zhí)行用于車輪檢測(cè)的各種類型的多普勒評(píng)定方法。
[0011]為了將基于檢測(cè)器單元的收發(fā)器和車輛的機(jī)載單元之間的無線電通信所測(cè)量的方向和距離，盡可能準(zhǔn)確地與檢測(cè)器單元和車輛的車輪之間的測(cè)量波束的方向和距離相關(guān)聯(lián)，需要盡可能準(zhǔn)確地知道車輛上的機(jī)載單元相對(duì)于車輛的車輪的相對(duì)位置。然而，取決于機(jī)載單元在車輛上的安裝情況，此相對(duì)位置可能會(huì)有顯著的不同。用戶頻繁地將機(jī)載單元附接到擋風(fēng)玻璃的內(nèi)部，通常在預(yù)先確定的位置，諸如在擋風(fēng)玻璃的角落處或在頂部中心位置。根據(jù)本發(fā)明，分別地為每一個(gè)車輛測(cè)量相對(duì)位置，以便用戶不需要遵循任何特定安裝說明或錯(cuò)誤的安裝無關(guān)緊要。在本發(fā)明的第一變體中，為此目的，所述相對(duì)位置通過固定的或移動(dòng)的控制設(shè)備來測(cè)量，并利用無線電通信存儲(chǔ)在機(jī)載單元中，并為前述考慮的目的，利用無線電通信讀出存儲(chǔ)在機(jī)載單元中的相對(duì)位置。在本發(fā)明的第二變體中，為此目的，所述相對(duì)位置通過固定的或移動(dòng)的控制設(shè)備來測(cè)量，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并為前述考慮的目的，查詢存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的相對(duì)位置。
[0012]測(cè)量相對(duì)位置的控制設(shè)備，可以是，例如基于信標(biāo)的收費(fèi)系統(tǒng)的在地理位置上分布的路邊無線電信標(biāo)(RSE)中的一個(gè)，這種對(duì)機(jī)載單元在車輛上的相對(duì)位置的測(cè)量可以在這種收費(fèi)系統(tǒng)的專門配備的無線電信標(biāo)中執(zhí)行。在上文所描述的所述第一實(shí)施例中，測(cè)量到的相對(duì)位置存儲(chǔ)在機(jī)載單元本身中并由機(jī)載單元傳輸，直到由檢測(cè)器單元執(zhí)行讀出步驟；在上文所描述的所述第二實(shí)施例中，相對(duì)位置為每一個(gè)機(jī)載單元或?yàn)槊恳粋€(gè)車輛被存儲(chǔ)在中心或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，直到此信息被檢測(cè)器單元需要和檢索。
[0013]在兩個(gè)最后提到的變體中，相對(duì)位置的測(cè)量可以優(yōu)選地通過使用控制設(shè)備的掃描儀來創(chuàng)建車輛的掃描圖像，通過使用控制設(shè)備的收發(fā)器來對(duì)機(jī)載單元進(jìn)行無線三角測(cè)量，以及通過利用掃描圖像來引用無線三角測(cè)量來實(shí)現(xiàn)。無線三角測(cè)量可以具體而言通過控制設(shè)備的收發(fā)器的天線陣列中的相位測(cè)量來進(jìn)行。
[0014]作為一種備選方案，相對(duì)位置也可以以光學(xué)方式來測(cè)量，例如，通過使用照相機(jī)來產(chǎn)生車輛的正面圖像并對(duì)正面圖像中的機(jī)載單元的位置進(jìn)行光學(xué)識(shí)別。
[0015]測(cè)量機(jī)載單元和收發(fā)器之間的方向和距離可以優(yōu)選地通過在它們之間的無線電通信的過程中進(jìn)行無線三角測(cè)量來進(jìn)行，特別是通過檢測(cè)器單元的收發(fā)器的天線陣列中的相位測(cè)量來進(jìn)行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的方法適用于任何類型的具有在從活動(dòng)目標(biāo)(諸如在此情況下，旋轉(zhuǎn)車輪)反射時(shí)發(fā)生與多普勒效應(yīng)相關(guān)的頻移的頻率的測(cè)量波束。測(cè)量波束可以是，例如，激光或超聲波束。測(cè)量波束優(yōu)選地是雷達(dá)波束，其輻射方向通過對(duì)檢測(cè)器單元的天線陣列的相位控制來控制；作為一種備選方案，測(cè)量波束可以是雷達(dá)波束，其輻射位置可以通過在檢測(cè)器單元的幾個(gè)天線之間切換來控制。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的方法適用于與基于隨著時(shí)間推移對(duì)測(cè)量波束的多普勒頻移的評(píng)估的車輪檢測(cè)方法的任何可以想象的變體合作。本發(fā)明的優(yōu)選變體的特征在于，如果多普勒頻移的隨著時(shí)間推移的級(jí)數(shù)表明高于相應(yīng)的閾值的跳動(dòng)、提高、下降或擴(kuò)頻，則檢測(cè)到車輪，這些變體的組合也是可以想象的。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的方法適用于固定的和移動(dòng)的檢測(cè)器單元。檢測(cè)器單元優(yōu)選地被配置作為控制車輛，以便可以使用根據(jù)本發(fā)明的方法，例如，以便檢查迎面而來的車輛，或相同行駛方向的相鄰車道上的車輛，并檢測(cè)它們的車輪。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的方法還適用于前述機(jī)載單元可以執(zhí)行的任何類型的無線電通信，例如，還適用于陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)無線電通信。然而，根據(jù)CEN-DSRC或ITS-WAVE標(biāo)準(zhǔn)的信標(biāo)支持的公路收費(fèi)系統(tǒng)的框架內(nèi)的無線電通信是優(yōu)選的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面將基于附圖所示出的示例性實(shí)施例比較詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中:
[0021]圖1a到Id是在多普勒測(cè)量波束相對(duì)于車輪的各種角位置的示例性理想化的多普勒頻移級(jí)數(shù)；
[0022]圖2a和2b是根據(jù)本發(fā)明的基于控制車輛和要被檢查的車輛之間的在行駛方向看見的示例性波束路徑的方法的兩個(gè)變體；
[0023]圖3基于公路部分的示意頂視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的各種變體，包括固定的控制設(shè)備，被配置作為控制車輛的檢測(cè)器單元，以及在方法的連續(xù)的階段檢查的車輛；以及，
[0024]圖4a和4b基于控制車輛和要檢查的迎面而來的車輛的頂視圖(圖4a)和行駛方向的正面圖(圖4b)示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的幾何原理。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1到3示出了檢測(cè)車輛2 (在行駛方向4，在公路3上移動(dòng)，準(zhǔn)確地說在其車道3’上)的旋轉(zhuǎn)車輪I的原理。車輪檢測(cè)方法通過檢測(cè)器單元5來執(zhí)行，在所示出的示例中，檢測(cè)器單元5是移動(dòng)的，并被配置作為控制車輛。檢測(cè)器單元或控制車輛5在行駛方向4’(例如，優(yōu)選但不一定必須是要檢查的車輛2的行駛方向4的反平行)公路3的第二車道3〃上移動(dòng)。當(dāng)然，檢測(cè)器單元5也可以是固定的，例如，它可以被安裝在公路3或車道3’的路邊。
[0026]在車輛2通過時(shí)，檢測(cè)器單元5向車輛2或其車輪I傳輸測(cè)量波束6，例如，超聲波、LIDAR或優(yōu)選地雷達(dá)測(cè)量波束，以便檢測(cè)車輪I。從圖1a到Id的側(cè)面圖可以看出，測(cè)量波束6可以從正面(圖la)，從正面并從上方傾斜地(圖lb)，從上面(圖1c)或相對(duì)于垂直線成角度α，圖1的圖形平面的任何其他方向，定向到車輪I。從圖2a可以看出，測(cè)量波束6，如在行駛方向4看到的，可以由檢測(cè)器單元5以相對(duì)于水平線的不同角度β發(fā)出，例如，從輻射位置Α，在公路3上方的預(yù)定的高度hs，這通過測(cè)量波束6的四個(gè)示例性波束路徑％、R2、RjPR4示出。從圖2b可以看出，測(cè)量波束6還可以，例如，從輻射位置A1, A2, A3, A4以各種高度hsl，hs2，hs3，hs4，例如，以相對(duì)于水平線的相同的角度β發(fā)出。圖3的頂視圖示出了，測(cè)量波束6可以具有相對(duì)于行駛方向4 (或4’)的不同角度Y，例如，從檢測(cè)器單元5傾斜地向前定向的。
[0027]檢測(cè)器單元5是多普勒檢測(cè)器，并且如現(xiàn)有技術(shù)已知的，評(píng)估由車輛2或其車輪I反射的測(cè)量波束6的接收的頻率，其中，發(fā)出的和反射的測(cè)量波束6之間的多普勒效應(yīng)相關(guān)的頻移△ f可以被用來確定車輛2的相對(duì)速率V，在測(cè)量波束6的方向定位的(投影的)分量vp，或車輪I在測(cè)量波束6的撞擊區(qū)域的相應(yīng)的點(diǎn)P處的切線速度vt。在圖1a到Id的右半部分，此多普勒效應(yīng)相關(guān)的頻移的隨著時(shí)間推移的級(jí)數(shù)，簡(jiǎn)稱為“多普勒頻移”，Δ f被相對(duì)于時(shí)間t繪制。
[0028]如果發(fā)出平行于公路3的平面的測(cè)量波束6(α =90°，β=0°，Y古90° )，則獲得圖1a中所示出的隨著時(shí)間推移的多普勒頻移級(jí)數(shù)，示出了一旦測(cè)量波束6照射以速度V行駛的車輛2的機(jī)身時(shí)的突然升高9，以及車輪I通過過程中的額外的跳動(dòng)10。如果測(cè)量波束6從上方稍微傾斜地照射車輪I或車輛2 (0〈α〈90°，0〈β〈90°，(K Y〈180° )，則獲得圖1b所示出的隨著時(shí)間推移的多普勒頻移級(jí)數(shù)，示出了在車輪I的通過過程中的升高(或下降，取決于查看和通過方向)11。從上方傾斜地照射的波束方向(α=0°，0〈β≤90°以及Υ=90° )導(dǎo)致圖1c所示出的針對(duì)車輛2的速度V調(diào)整的增大(或下降，取決于查看方向)。
[0029]圖1d示出了，在實(shí)際擴(kuò)展并且在測(cè)量波束6向車輪I或車輛2的照射區(qū)域12中沒有理想的點(diǎn)狀形狀的測(cè)量波束6的波束截面的情況下，始終發(fā)生由照射區(qū)域12中的不同的點(diǎn)P所引起的不同的(切線的)速度或投影的速度Vp的重疊，在車輪I的通過過程中，導(dǎo)致接收的頻率混合，也就是說，隨著時(shí)間推移的多普勒頻移的分割或擴(kuò)展F，這大于僅僅在車輛2的機(jī)身的通過過程中出現(xiàn)的頻譜擴(kuò)展匕。這樣的擴(kuò)頻F同樣可以被確認(rèn)為車輪I的出現(xiàn)的準(zhǔn)則。
`[0030]因此，例如可以通過突然頻率變化10、提高或下降11和/或擴(kuò)頻F，每一個(gè)都超過預(yù)定閾值，來檢測(cè)駛過車輛2上的車輪I的出現(xiàn)。
[0031]檢測(cè)器單元5可以是現(xiàn)有技術(shù)中用于所描述的多普勒評(píng)估和檢測(cè)的已知的任何類型，使用連續(xù)的、調(diào)制的或脈沖的測(cè)量波束6。在連續(xù)的測(cè)量波束6的情況下，發(fā)出的測(cè)量波束6以及反射的測(cè)量波束6的自然的頻率(“載波頻率”)之間的多普勒頻移可以利用，例如，干擾測(cè)量來確定。在脈沖的或調(diào)制的測(cè)量波束的情況下，可以測(cè)量發(fā)出的測(cè)量波束6以及反射的測(cè)量波束6的脈沖率或調(diào)制頻率之間的多普勒頻移。在本發(fā)明中，所有這樣的自然的、載波、脈沖或調(diào)制頻率都被理解為包括在這里所使用的測(cè)量波束6的術(shù)語“發(fā)出的頻率”和反射的測(cè)量波束6的“接收的頻率”中，也就是說，術(shù)語“接收的頻率”包括會(huì)受多普勒效應(yīng)的影響的測(cè)量波束6的任何頻率。
[0032]基于測(cè)量波束6的示例性路徑R1到R4,使用不同的輻射方向β工到β 4 (圖2a)或不同的輻射位置A1, A2, A3, A4 (圖2b)和車輛I相對(duì)于檢測(cè)器單元5的各種橫向位置13，圖2a和2b示出了有測(cè)量波束6錯(cuò)過車輛2和/或其車輪I的輻射方向β或輻射位置Α。使用下面所描述的方法來防止這種情況。
[0033]該方法基于對(duì)由相應(yīng)的車輛2承載的機(jī)載單元(OBU) 15的使用，以便使車輛參與公路收費(fèi)或通信系統(tǒng)。由于對(duì)車輛2的車輪I的檢測(cè)頻繁地被用作收費(fèi)評(píng)估的基礎(chǔ)，特別是，對(duì)于公路收費(fèi)系統(tǒng)，0BU15可以同時(shí)為此處陳述的目的用于這樣的公路收費(fèi)系統(tǒng)中。
[0034]圖3示出了公路收費(fèi)系統(tǒng)16的截面圖，包括，例如，沿著公路3，彼此相互有一定距離安裝的多個(gè)在地理位置上分布的控制設(shè)備17 (只示出了一個(gè))。控制設(shè)備17利用數(shù)據(jù)線18連接到公路收費(fèi)系統(tǒng)16的后臺(tái)19。公路收費(fèi)系統(tǒng)16，具體來說，其控制設(shè)備17，對(duì)例如在公路3上行駛的車輛2對(duì)位置的使用征收費(fèi)用。
[0035]為此目的，控制設(shè)備17可以被配置為，例如，包括在機(jī)架20上排列的和連接的信標(biāo)處理器22的無線電信標(biāo)，它們可以利用收發(fā)器21與駛過車輛2的0BU15執(zhí)行專用短距離通信(DSRC)。例如，DSRC無線電通信23會(huì)導(dǎo)致收費(fèi)事務(wù)，該事務(wù)通過信標(biāo)處理器22和數(shù)據(jù)連接18報(bào)告給后臺(tái)19和/或存儲(chǔ)在0BU15中。
[0036]控制設(shè)備(無線電信標(biāo))17、OBU15和用于執(zhí)行DSRC無線電通信23的其內(nèi)部收發(fā)器可以根據(jù)所有已知DSRC標(biāo)準(zhǔn)、特別是CEN-DSRC、ITS-G5或WAVE (車輛環(huán)境中的無線訪問)來構(gòu)成。在無線電信標(biāo)17的通過的過程中，每一個(gè)DSRC無線電通信23可以，例如，以特定使用費(fèi)用借記后臺(tái)19和/或0BU15中的往來帳，然后，構(gòu)成“借方事務(wù)”;然而，DSRC無線電通信23還可以在公路收費(fèi)系統(tǒng)16的框架內(nèi)形成標(biāo)識(shí)、維護(hù)或軟件更新事務(wù)等等。
[0037]DSRC無線電通信23還可以，具體而言用于以無線方式輪詢(讀出)存儲(chǔ)在0BU15中的數(shù)據(jù)，諸如主數(shù)據(jù)、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)、事務(wù)數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)等等。這樣的無線輪詢23可以不僅從固定的控制設(shè)備或無線電信標(biāo)17始發(fā)，而且還從被配置作為控制車輛的檢測(cè)器單元的形式的“移動(dòng)”無線電信標(biāo)17始發(fā)。換言之，檢測(cè)器單元5還可以作為無線電信標(biāo)17起作用，另外，無線電信標(biāo)17也可以相反作為檢測(cè)器單元5起作用。因此，參考無線電信標(biāo)17的DSRC通信功能所描述的一切也適用于檢測(cè)器單元5，該檢測(cè)器單元5為此目的配備有專用收發(fā)器24，反之亦然。
[0038]通過DSRC無線電通信23對(duì)0BU15的無線輪詢另外還可以在全球?qū)Ш叫l(wèi)星(GNSS)公路收費(fèi)系統(tǒng)16中執(zhí)行，其中，代替陸地?zé)o線電信標(biāo)17的網(wǎng)絡(luò)，在每一種情況下，0BU15通過GNSS接收器自主地自我定位，并將其位置，或基于此確定的收費(fèi)事務(wù)傳輸?shù)胶笈_(tái)19，例如，通過無線電信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或單獨(dú)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。再次，0BU15可以配備有用于通過無線電信標(biāo)(控制設(shè)備)17或控制車輛(檢測(cè)器單元)5進(jìn)行無線輪詢的DSRC收發(fā)器。因此，這里所描述的方法，以及這里所討論的檢測(cè)器單元5，適合于與基于信標(biāo)的公路收費(fèi)系統(tǒng)16以及與基于衛(wèi)星的公路收費(fèi)系統(tǒng)16進(jìn)行協(xié)作。
[0039]此后，使用檢測(cè)器單元5的收發(fā)器24和0BU15的內(nèi)部收發(fā)器(未示出)之間的無線電通信23來確定檢測(cè)器單元5和要被檢查的車輛2之間的距離，并基于此距離來控制檢測(cè)器單元5的測(cè)量波束6的輻射方向β和/或輻射位置Α。檢測(cè)器5用于此目的，還可以相應(yīng)地控制其測(cè)量波束6:如果檢測(cè)器單元5基于多普勒雷達(dá)進(jìn)行操作，這可以，例如，通過以機(jī)械方式旋轉(zhuǎn)或調(diào)整通過其發(fā)出和接收測(cè)量波束6的定向天線25來進(jìn)行。代替定向天線25，還可以使用天線陣列，可以通過適當(dāng)?shù)南辔豢刂?，來調(diào)整其輻射方向，這在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。作為一種備選方案或另外，檢測(cè)器單元5還可以包括幾個(gè)天線或天線陣列的組25’，它們彼此相互分隔，例如，在高度hsl到hs4處，并可以切換，以便實(shí)現(xiàn)不同的輻射位置A1到A4。來自各種輻射位置A1到A4的波束路徑R1到R4還可以具有不同的角度β。在基于多普勒激光雷達(dá)進(jìn)行操作的檢測(cè)器單元5的情況下，測(cè)量波束6的輻射方向β和/或輻射位置A還可以使用偏轉(zhuǎn)鏡的適當(dāng)?shù)牟季謥砀淖?，這在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在基于超聲波多普勒評(píng)估的檢測(cè)器單元5的情況下，可以使用適當(dāng)?shù)目梢詸C(jī)械方式調(diào)節(jié)的超聲換能器或相位-可控制的超聲換能器陣列等等。
[0040]該方法進(jìn)一步基于在檢測(cè)器單元中使用收發(fā)器24，這些收發(fā)器24能夠測(cè)量無線電通信23的通信鏈路的長(zhǎng)度，也就是說，收發(fā)器24和0BU15之間的距離z，以及0BU15相對(duì)于收發(fā)器24的方向。這在圖4a和4b中詳細(xì)地示出。
[0041]根據(jù)圖4a，車輛2的0BU15相對(duì)于檢測(cè)器單元5的收發(fā)器24的“方向”表示至少平行于0BU15和收發(fā)器24之間的假想的連接線的公路3的平面的相對(duì)于行駛方向4(或更準(zhǔn)確地，檢測(cè)器單元5的行駛方向4’ )的法線的角度δ。
[0042]在方法的第一步驟中，基于在0BU15和收發(fā)器24之間執(zhí)行的無線電通信23，測(cè)量0BU15與收發(fā)器24的方向δ和距離ζ。對(duì)于此測(cè)量，收發(fā)器24可以包括多個(gè)天線或天線陣列，例如，其中，在無線電通信23的過程中由0BU15傳輸?shù)牟⒂墒瞻l(fā)器24接收的數(shù)據(jù)包的接收的方向δ可以通過傳播時(shí)間和/或相位測(cè)量值來確定。例如，距離ζ可以根據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)量值來確定，或者甚至通過將由OBU所提供的0BU15的GNSS位置測(cè)量值傳輸?shù)绞瞻l(fā)器24，收發(fā)器24將信息與其自己的GNSS位置測(cè)量值進(jìn)行比較來確定。
[0043]為了確定車輛2和檢測(cè)器單元5之間的通過距離，具體而言，車輪I相對(duì)于測(cè)量波束6的輻射位置A的位置，基于距離ζ和方向δ，要求知道0BU15在車輛2上的安裝位置和收發(fā)器24相對(duì)于檢測(cè)器單元5的輻射位置A的位置。
[0044]OBU15在車輛2上的安裝位置只對(duì)于0BU15相對(duì)于車輪I的相對(duì)位置R，具體而言對(duì)于0BU15與車輪I的外部的橫向距離b，以及0BU15在公路3上方的相對(duì)于公路3上方的車輪I的高度h,的安裝高度hb有用；0BU15在車輛2上在行駛方向4的安裝位置這里不相關(guān)。
[0045]在檢測(cè)器單元5 —側(cè)，可以基于收發(fā)器24與輻射位置A的橫向距離a，并基于收發(fā)器24的安裝高度ha和公路3上方的輻射位置A的安裝高度hs之間的差ha-hs，來計(jì)算收發(fā)器24相對(duì)于測(cè)量波束6的輻射位置A的位置L。
[0046]檢測(cè)器單元5中的收發(fā)器24的位置L或(a, ha_hs)始終是已知的。0BU15在車輛2上的相對(duì)位置R或(b，hb-hr)會(huì)隨著安裝位置而變化，例如，如果用戶自己將0BU15附接到擋風(fēng)玻璃的里面的不同位置。根據(jù)方法的第一變體，0BU15在車輛2上的相對(duì)位置R是為用戶預(yù)先確定的，也就是說，他必須根據(jù)他的車輛2的類型將0BU15附接在預(yù)定的相對(duì)位置。然后，可以將相對(duì)位置R視為已知的；例如，可以從車輛特定的表中獲取它。
[0047]在替換實(shí)施例中，測(cè)量0BU15在車輛2上的相對(duì)位置R，并將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在0BU15本身中或存儲(chǔ)在公路收費(fèi)系統(tǒng)16中的數(shù)據(jù)庫(kù)中，例如，存儲(chǔ)在無線電信標(biāo)17、公路收費(fèi)系統(tǒng)的代理處理器、或后臺(tái)19中的一個(gè)中。此測(cè)量過程可以，例如，通過圖3中示意地示出的控制設(shè)備或無線電信標(biāo)17來執(zhí)行。無線電信標(biāo)17可以為此目的包括掃描儀26，例如，在通過過程中幾何學(xué)上掃描車輛2的激光掃描儀；同時(shí)，使用無線三角測(cè)量，例如，通過多個(gè)天線或天線陣列中的相位測(cè)量，無線電信標(biāo)17的收發(fā)器21可以測(cè)量相對(duì)位置R，利用掃描儀26的掃描圖像引用無線三角測(cè)量。代替掃描儀26，例如，可以使用照相機(jī)，該照相機(jī)創(chuàng)建駛過車輛2的正面圖像，其中，利用收發(fā)器21，通過無線三角測(cè)量來引用0BU15的相對(duì)位置R，或通過對(duì)相對(duì)位置R的光學(xué)識(shí)別來檢測(cè)具體而言附接到在正面圖像中被檢測(cè)的擋風(fēng)玻璃內(nèi)部的0BU15。
[0048]然后，可以利用收發(fā)器21將如此通過檢測(cè)器單元5的上游連接的控制設(shè)備所測(cè)量的相對(duì)位置R存儲(chǔ)在0BU15中，例如，利用無線電通信23，或者也可以存儲(chǔ)在公路收費(fèi)系統(tǒng)16的數(shù)據(jù)庫(kù)中，例如，在無線電信標(biāo)17中，或通過數(shù)據(jù)路徑18，存儲(chǔ)在后臺(tái)19中。
[0049]在方法的進(jìn)一步的過程中，如果這些值被檢測(cè)器單元5需要用于控制測(cè)量波束6，則相對(duì)位置R可以從0BU15通過無線電通信23接收，或可以通過無線電數(shù)據(jù)通道27從無線電信標(biāo)17或者后臺(tái)19的數(shù)據(jù)庫(kù)(在那里查詢適當(dāng)?shù)男畔?為特定0BU15請(qǐng)求。還可以為此目的在公路收費(fèi)系統(tǒng)16中提供能夠特別快速地向檢測(cè)器單元5提供所需數(shù)據(jù)的單獨(dú)的中間存儲(chǔ)器單元或代理處理器；中間存儲(chǔ)器單元可以是固定的或移動(dòng)的，并定期地，例如，一天一次，從前述數(shù)據(jù)庫(kù)檢索數(shù)據(jù)，以便使數(shù)據(jù)對(duì)檢測(cè)器單元5可用。
[0050]在知道位置L(a，ha-hs)以及相對(duì)位置R(b，hb-hr)的情況下，可以使用幾何計(jì)算，例如，以下面將描述的方式，計(jì)算檢測(cè)器單元5的測(cè)量波束6的輻射方向，具體而言其角度，和/或輻射位置A，具體而言其高度hs。
[0051]基于距離ζ和方向δ，從下列公式得出在行駛方向4的法線方向投影的距離y
[0052]y=zcos δ(I)
[0053]從下列公式得出0BU15和收發(fā)器24之間的平行于公路3或水平線投影的距離χ
[0054]
【權(quán)利要求】
1.一種用于通過評(píng)估由車輛(2)所通過的檢測(cè)器單元(5)發(fā)出、由旋轉(zhuǎn)車輪(I)反射并以多普勒頻移形式返回的測(cè)量波束(6)的多普勒頻移來檢測(cè)車輛(2)的旋轉(zhuǎn)車輪(I)的方法， 其中，在所述車輪(I)的相對(duì)位置(R)中，所述車輛(2 )包括能夠與所述檢測(cè)器單元(5 )中的具有已知位置(L)的收發(fā)器(24)建立無線電通信(23)的機(jī)載單元(15)，包括: 根據(jù)所述機(jī)載單元(15)與所述收發(fā)器(24)之間的至少一個(gè)無線電通信(23)，來測(cè)量所述機(jī)載單元與所述收發(fā)器的方向(S)和距離(z);以及 根據(jù)所測(cè)量的方向(S)和距離(z)并考慮到前述相對(duì)位置(R)和位置(L)，來控制所述測(cè)量波束(6)的輻射方向(δ，β，Y)或輻射位置(A)； 其中，所述相對(duì)位置(R)由固定的或移動(dòng)的控制設(shè)備(17)來測(cè)量，并利用無線電通信(23 ’)存儲(chǔ)在所述機(jī)載單元(15 )中，并且為了前述考慮的目的，利用無線電通信(23 )讀取存儲(chǔ)在所述機(jī)載單元(15)中的相對(duì)位置(R)。
2.一種用于通過評(píng)估由車輛(2)所通過的檢測(cè)器單元(5)發(fā)出、由旋轉(zhuǎn)車輪(I)反射并以多普勒頻移形式返回的測(cè)量波束(6)的多普勒頻移來檢測(cè)車輛(2)的旋轉(zhuǎn)車輪(I)的方法， 其中，在所述車輪(I)的相對(duì)位置(R)中，所述車輛(2 )包括能夠與所述檢測(cè)器單元(5 )中的具有已知位置(L)的收發(fā)器(24)建立無線電通信(23)的機(jī)載單元(15)，包括: 根據(jù)所述機(jī)載單元(15)與所述收發(fā)器(24)之間的至少一個(gè)無線電通信(23)，來測(cè)量所述機(jī)載單元與所述收發(fā)器的方向(S)和距離(z);以及 根據(jù)所測(cè)量的方向(S)和距離(z)并考慮到前述相對(duì)位置(R)和位置(L)，來控制所述測(cè)量波束(6)的輻射方向(δ`，β，Y)或輻射位置(A)； 其中，所述相對(duì)位置(R)通過固定的或移動(dòng)的控制設(shè)備(17)來測(cè)量并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)(17,19)中，并且為前述考慮的目的，查詢存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫(kù)(17，19)中的所述相對(duì)位置(R)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述相對(duì)位置(R)的測(cè)量通過使用所述控制設(shè)備(17)的掃描儀(26)來創(chuàng)建所述車輛(2)的掃描圖像，通過使用所述控制設(shè)備(17)的收發(fā)器(21)來對(duì)所述機(jī)載單元(15)進(jìn)行無線三角測(cè)量，以及通過利用所述掃描圖像來引用所述無線三角測(cè)量來執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述無線三角測(cè)量利用所述控制設(shè)備(17)的所述收發(fā)器(21)的天線陣列中的相位測(cè)量來進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量通過使用照相機(jī)來產(chǎn)生所述車輛(2)的正面圖像并通過對(duì)所述正面圖像中的所述機(jī)載單元(15)的所述位置(R)進(jìn)行光學(xué)識(shí)別來執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述機(jī)載單元(15)與所述收發(fā)器(24)的方向(δ)和距離(z)在所述單元和所述收發(fā)器之間的無線電通信(23)的過程中，通過無線三角測(cè)量來實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述無線三角測(cè)量通過所述檢測(cè)器單元(5)的所述收發(fā)器(24)的天線陣列中的相位測(cè)量來進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量波束(6)是雷達(dá)波束，并且其輻射方向(α，β，Y)通過對(duì)所述檢測(cè)器單元(5)的天線陣列(25)的相位控制來控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量波束(6)是雷達(dá)波束，并且其輻射位置(A)通過在所述檢測(cè)器單元(5)的多個(gè)天線(25’)之間切換來控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述多普勒頻移(Af)的隨著時(shí)間推移的級(jí)數(shù)表明高于相應(yīng)的閾值的跳動(dòng)(10)、提高(11)、下降(11)或擴(kuò)頻(F)時(shí)，檢測(cè)到車輪(I)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)器單元(5)被配置作為控制車輛 。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述無線電通信(23，23’ )根據(jù)所述CEN-DSRC或ITS-WAVE標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】G01S13/50GK103529443SQ201310274869
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】O·納吉 申請(qǐng)人:卡波施交通公司