專利名稱：電子通行費系統(tǒng)車載交費裝置的天線單元的自動功能控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電子通行費系統(tǒng)車載交費裝置的天線單元的自動功能控制的方法。
此外，本發(fā)明還涉及一種用于電子交費的通行費系統(tǒng)，該通行費系統(tǒng)具有一個位置確定系統(tǒng)和一個車載交費裝置，該車載交費裝置包括一個天線單元和一個與該天線單元連接的接收單元，其中，所述天線單元設置用來接收位置確定信號。
背景技術：
DE 4344433 A1公開了一種上述類型的通行費系統(tǒng)。在該公知方法中，由一臺GPS接收機采集當前位置坐標，并與在一個電子短文內(nèi)部存儲的高速公路駛入和駛出坐標進行比較，在坐標吻合時，借助一個數(shù)字移動網(wǎng)絡將其傳送至車輛外部的結算中心，其中，在該結算中心從所傳送的數(shù)據(jù)中計算出經(jīng)過的高速公路里程以及與此相關的高速公路費用。
WO 95/20801公開了一種用于確定對于交通道路和/或交通面積的使用費用的裝置，其中，借助于一個位置確定系統(tǒng)采集車輛的位置數(shù)據(jù)，并將其與虛擬收費點的位置進行比較。為了計算通行費用，將該位置數(shù)據(jù)傳輸至一個在車輛外部的中央位置，這里，也可以在車輛的一個交費裝置中進行費用的計算，并將所計算的費用傳輸?shù)皆撝醒胛恢茫缓罂梢栽谀抢飶囊粋€帳戶中扣除。
WO 99/33027描述了一種用于收取通行費用的方法，其中，為了計算通行費用，將車輛的當前位置與一個虛擬收費點的位置進行比較，其中，在車輛駛過一個實際收費站時，在該車輛與一個中心通行費引導位置之間建立一種通信連接，用來平衡積累的通行費用。在成功完成付費處理之后，在收費站和該車輛之間建立一種通信連接，通過該連接傳輸一個按規(guī)定交付了通行費用的證明。
在具有一個位置確定系統(tǒng)的電子通行費系統(tǒng)中，該位置確定系統(tǒng)例如是一個衛(wèi)星支持的位置確定系統(tǒng)，如GPS，其中通過車載交費裝置的天線單元向該交費裝置的接收機傳送位置數(shù)據(jù)，為了能夠正確地執(zhí)行交費，天線單元的作用能力是不可靠的。因為天線單元一般設置在車輛外部，可能出現(xiàn)對天線單元的機械損害。鋁薄膜對天線的覆蓋也可能造成不能再進行正確的交費。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種途徑來以簡單和低廉的方式對車載交費裝置的天線單元的作用能力進行檢查。
上述技術問題是通過一種用于電子通行費系統(tǒng)車載交費裝置的天線單元的自動功能控制的方法解決的，該通行費系統(tǒng)具有一個位置確定系統(tǒng)，其中，所述交費裝置具有一個與所述天線單元連接的接收單元，并且所述天線單元設置用來接收位置確定信號，其中，產(chǎn)生至少一個與所述天線單元共同作用的控制信號，將其送入所述交費裝置并根據(jù)該控制信號檢查該天線單元的功能。
在本文中將信號既理解為模擬的又理解為數(shù)字的電子信號(例如二進制信號或者模擬直流/交流電壓等)。根據(jù)該控制信號一方面可以檢查，從天線單元至接收單元的信號傳送連接是否中斷，另一方面也可以根據(jù)該控制信號確定在天線和接收單元之間的信號傳送連接的電特性。在此，天線和接收單元的信號傳送連接電特性構成了對天線單元的作用能力的另一種尺度。
所述控制信號可以作為導頻信號(Pilotsignal)產(chǎn)生，被送入交費裝置并對該控制信號在所述接收單元的出現(xiàn)進行檢測。在此，將導頻信號理解為在有用信號之外傳送的、低效能的參考信號。通過將一個導頻信號送入天線單元，可以按簡單和低廉的方式檢測到在該天線單元和接收單元之間的信號傳送連接的中斷。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，將所述控制信號與所述位置確定信號一起傳送。
優(yōu)選地，將所述控制信號在可預定的時間間隔中產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，將所述控制信號在車輛上產(chǎn)生。
按照同樣提到的、本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，可以將所述控制信號由一個與所述交費裝置連接的、車載的功能控制單元產(chǎn)生，并送入在天線單元和所述接收單元之間的信號傳送連接中，其中，根據(jù)該控制信號的一個反射部分由所述功能控制單元確定該信號傳送連接的電特性和/或反射特性。
根據(jù)所述控制信號可以確定所述信號傳送連接的電特性和/或反射特性的值，并與這些特性的額定值進行比較。
另外一個優(yōu)點這樣得到實現(xiàn)，即，確定在所述天線單元和所述接收單元之間的信號傳送連接的阻抗和/或反射衰減。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，借助于時域反射幾何(Zeitbereichsreflektometrie)確定所述天線單元和所述接收單元之間的信號傳送連接的電特性和/或反射特性。
在識別出所述天線單元的功能故障時，可以產(chǎn)生一個相應的提示信號并顯示在所述車輛上。按照這種方式可以根據(jù)該提示信號在通過一個街道旁的控制站時識別出天線的功能故障，并引入消除該缺陷的相應措施。
為了實施按照本發(fā)明的方法，一種本文開始提到類型的通行費系統(tǒng)特別適合，該系統(tǒng)設置用來，為了對天線單元進行自動功能控制，產(chǎn)生至少一個與該天線單元共同作用的控制信號，將其送入所述交費裝置，并根據(jù)該控制信號檢查該天線單元的功能。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述通行費系統(tǒng)可以設置用來，將所述控制信號作為導頻信號產(chǎn)生，將該控制信號送入所述交費裝置，并對該控制信號在所述接收單元上的出現(xiàn)進行檢測。有利的是，還將所述通行費系統(tǒng)設置用來將所述控制信號連同所述位置確定信號一起傳送。
此外，所述通行費系統(tǒng)可以設置用來將所述控制信號在可預定的時間間隔中產(chǎn)生。
有利的是，在所述車輛上設置一個信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生所述控制信號。
另外一個優(yōu)點這樣得到實現(xiàn)，即，在所述車輛上設置一個與所述交費裝置連接的功能控制單元，該功能控制單元用于產(chǎn)生所述控制信號，并送入在天線單元和所述接收單元之間的一個信號傳送連接中，其中，所述功能控制單元還設置用來，根據(jù)所述控制信號的一個反射部分確定所述信號傳送連接的電特性和/或反射特性。
此外，所述功能控制單元可以設置用來，確定在所述天線單元和所述接收單元之間的信號傳送連接的阻抗和/或反射衰減。
所述功能控制單元可以設置用來，借助于時域反射幾何確定所述天線單元和所述接收單元之間的信號傳送連接的反射特性和/或電特性。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，所述通行費系統(tǒng)可以設置用來，在識別出所述天線單元的功能故障時，產(chǎn)生一個相應的提示信號并顯示在所述車輛上。


下面，對照附圖所示的、不是用來限制的實施方式對本發(fā)明的所有其它優(yōu)點作進一步的說明。圖中，圖1表示一個按照本發(fā)明的通行費系統(tǒng)，圖2表示按照本發(fā)明第一實施方式的一個具有天線單元和功能監(jiān)視單元的交費裝置，圖3表示按照本發(fā)明第二實施方式的一個具有天線單元和功能監(jiān)視單元的交費裝置。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，按照本發(fā)明的通行費系統(tǒng)SYS包括一個位置確定系統(tǒng)POS，例如衛(wèi)星支持的位置確定系統(tǒng)，如GPS，或者一個基于無線傳輸?shù)奈恢么_定系統(tǒng)，例如基于GSM網(wǎng)絡。
為了確定車輛FAR的位置并根據(jù)其位置坐標進行交費，該車輛具有一個包括一天線單元ANE的交費裝置EIN，其設置用來可以從位置確定系統(tǒng)POS接收位置確定信號PES。出于簡化表示的目的，在該交費裝置EIN中僅僅示出了對于本發(fā)明重要的部件，即天線單元ANE和接收單元EMP。自然，在該交費裝置EIN中還存在其它部件，例如用于從接收的位置確定數(shù)據(jù)PED中計算車輛FAR的位置坐標的控制器等。在本文中，還將概念“交費裝置”理解為一種功能單元，其在空間上可以分散在車輛上。
交費裝置EIN的天線單元ANE與接收單元EMP通過一個信號傳送連接VER(例如一個天線電纜)連接。對于位置確定系統(tǒng)POS是一個GPS系統(tǒng)的情況，該交費裝置EIN可以包括一個具有一對應接收單元的GPS模塊。
根據(jù)圖2，為了檢查天線單元ANE的功能或者在天線單元ANE和接收單元EMP之間的信號傳送連接VER的功能，可以將來自位置確定系統(tǒng)POS的一個控制信號SIG作為導頻信號，例如按直流或者交流電的形式傳送到交費裝置EIN并送入天線單元ANE。如果該位置確定系統(tǒng)POS是GPS系統(tǒng)，則也可以以GPS信號的L波段傳送該導頻信號。通過由一個功能控制單元FKE(例如一個對應的可編程信號處理器)檢測該導頻信號在接收單元EMP或者在天線單元ANE上的存在或者缺乏，可以容易地識別在天線單元ANE和接收單元EMP之間的信號傳送連接VER的中斷，其中，可以將該控制信號SIG在可以預定的時間間隔中產(chǎn)生。
在本發(fā)明的另一種形式中，該控制信號SIG可以由一個車載信號發(fā)生器GEN或者一個街道旁的控制站ENF(圖1)產(chǎn)生，其中，可以設置一個將信號SIG傳送到天線單元ANE的發(fā)送器SEN。接著，可以通過信號傳送連接VER將該信號SIG從天線單元ANE傳送至接收單元EMP。功能控制單元FKE可以在信號傳送連接VER的對應于接收單元EMP的端點上對信號SIG的存在進行檢測，在缺少信號SIG時可以由該功能控制單元FKE產(chǎn)生一個提示信號。該提示信號可以被傳送至一個輸出單元，例如發(fā)光二極管陣列，該輸出單元在提示信號出現(xiàn)時在車輛FAR上顯示一個為這種情況設置的光學模式。
在根據(jù)圖3的本發(fā)明的另一種形式中，將該控制信號SIG從功能控制單元FKE送入到信號傳送連接VER，其中，確定該信號傳送連接VER的電特性。在此，將電特性理解為例如阻抗等參數(shù)。在上面已經(jīng)提到的實施方式中，功能控制單元FKE可以具有一個信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器自然也可以在空間上與該功能控制單元FKE分離。下面，將功能控制單元FKE理解為由一個用于實施本發(fā)明方法的過程控制器和一個信號發(fā)生器構成的單元。該功能控制單元FKE也可以按照集成的方式實現(xiàn)為芯片。
如果信號傳送連接VER在天線一端的負載偏離該信號傳送連接VER的阻抗，則可能反射送入的控制信號SIG。該傳送系統(tǒng)的質(zhì)量可以通過控制信號SIG反射部分REF與由功能控制單元FKE輸出的控制信號SIG的比例描述。該比例被稱為電壓反射系數(shù)r，并通過下式取決于傳輸導線的阻抗r=SIGREF=ZL-Z0ZL-Z0.]]>例如，如果按一個連續(xù)波正弦電壓的形式產(chǎn)生控制信號SIG，并且天線單元ANE的阻抗ZL偏離信號傳送連接VER的阻抗Z0，則該控制信號SIG的幅度周期地在最大值和最小值之間波動。該波動(即駐波)是由于送入波和反射波之間的相位關系造成的。該電壓的最大值和最小值之間的比例是電壓駐波比σ，并通過下式取決于反射系數(shù)rσ=1+|r|1-|r|.]]>此外，反射衰減α是反射系數(shù)r的對數(shù)表示，可以按照下列公式確定α＝-20log(r)。
當為信號傳送連接VER所確定的駐波比σ或者信號傳送連接VER的反射系數(shù)r(或反射衰減α)偏離可以預定的額定值時，可以將天線單元ANE和接收單元EMP之間的信號傳送連接VER歸類為有故障，并診斷出該天線單元ANE的功能故障。
已證明時域反射幾何特別適于天線單元ANE的功能控制。在此，可以由功能控制單元FKE例如按一個正電壓增長的形式將控制信號SIG送入待檢查的信號傳送連接VER。該控制信號SIG沿傳輸導線行進。如果天線單元ANE的阻抗與該傳輸導線的特征阻抗對應，則在至天線單元ANE的信號傳送連接VER之間的傳輸線路上不反射信號。但是，如果在天線單元上存在匹配故障，則一部分輸入電壓被反射?？刂菩盘朣IG的反射部分REF可以由功能控制單元FKE輕易地識別，因為其在時間上與該控制信號SIG分離。該時間差可以用來確定在功能控制單元FKE和不連續(xù)點之間傳輸距離的長度D。該長度D的計算為D=υρT2=υρT2,]]>其中，υρ表示控制信號SIG的傳播速度，而T表示從功能控制單元FKE至故障位置并返回的傳播時間。傳播速度υρ可以通過實驗利用同類型的已知長度的電纜確定。從對傳播速度υρ以及在送入控制信號SIG和檢測到反射部分REF之間所測量的時間差的了解，可以明確地定位出故障位置。
根據(jù)該反射部分REF(反射波)的形式，可以確定故障匹配的性質(zhì)和大小。對控制信號SIG和反射部分REF(如同利用功能控制單元FKE測量的那樣)的了解，允許按照公知的方式將負載阻抗ZL確定為信號傳送連接VER的阻抗Z0的函數(shù)或者反之，為此的例子見“Dieter Dahlmeyer，Theorieder Zeitbereichereflektometrie Teil 1，2；elektronik industrie 2-2001；3-2001”。
本發(fā)明的貢獻在于，可以立刻識別對于天線單元ANE的篡改，因為由此天線單元ANE的阻抗和由此控制信號SIG的反射部分REF可能改變。通過適當?shù)剡x擇邊界值或者與系統(tǒng)典型的參考值進行比較可以確定引起故障的變動。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，利用很小的花費可以識別天線單元ANE的功能故障，其中，在識別出天線功能故障時可以產(chǎn)生一個提示信號，在經(jīng)過一個車輛外部的控制站時該提示信號可以由該控制站識別出來。
權利要求
1.一種用于電子通行費系統(tǒng)(SYS)車載交費裝置(EIN)的天線單元(ANE)的自動功能控制的方法，該通行費系統(tǒng)具有一個位置確定系統(tǒng)(POS)，其中，所述交費裝置(EIN)具有一個與所述天線單元(ANE)連接的接收單元(EMP)，并且所述天線單元(ANE)設置用來接收位置確定信號(PES)，其中，產(chǎn)生至少一個與所述天線單元(ANE)共同作用的控制信號(SIG)，將其送入所述交費裝置(EIN)并根據(jù)該控制信號(SIG)檢查該天線單元(ANE)的功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信號(SIG)作為導頻信號產(chǎn)生，將其送入所述天線單元(ANE)并對該控制信號(SIG)在所述接收單元(EMP)的出現(xiàn)進行檢測。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述控制信號(SIG)連同所述位置確定信號(PES)一起傳送。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述控制信號(SIG)在可預定的時間間隔中產(chǎn)生。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述控制信號(SIG)在車輛(FAR)上產(chǎn)生。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述控制信號(SIG)由一個與所述交費裝置(EIN)連接的、車載的功能控制單元(FKE)產(chǎn)生，并送入所述天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的一個信號傳送連接(VER)中，其中，根據(jù)該控制信號(SIG)的一個反射部分(REF)由所述功能控制單元(FKE)確定該信號傳送連接(VER)的電特性和/或反射特性。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述控制信號(SIG)可以確定所述信號傳送連接(VER)的電特性和/或反射特性的值，并與這些特性的額定值進行比較。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其特征在于，確定所述信號傳送連接(VER)的阻抗。
9.根據(jù)權利要求6至8中任一項所述的方法，其特征在于，確定所述天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的信號傳送連接(VER)的反射衰減。
10.根據(jù)權利要求6至9中任一項所述的方法，其特征在于，借助于時域反射幾何確定所述天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的信號傳送連接(VER)的電特性和/或反射特性。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于，在識別出一個所述天線單元(ANE)的功能故障時，產(chǎn)生一個相應的提示信號并顯示在所述車輛(FAR)上。
12.一種用于電子交費的通行費系統(tǒng)(SYS)，該通行費系統(tǒng)具有一個位置確定系統(tǒng)(POS)和一個車載交費裝置(EIN)，該車載交費裝置包括一個天線單元(ANE)和一個與該天線單元(ANE)連接的接收單元(EMP)，其中，所述天線單元(ANE)設置用來接收位置確定信號(PES)，其特征在于，所述通行費系統(tǒng)設置用來，為了對所述天線單元(ANE)進行自動功能控制，產(chǎn)生至少一個與該天線單元共同作用的控制信號(SIG)，將其送入所述交費裝置(EIN)，并根據(jù)該控制信號(SIG)檢查該天線單元(ANE)的功能。
13.根據(jù)權利要求12所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述通行費系統(tǒng)設置用來，將所述控制信號(SIG)作為導頻信號產(chǎn)生，將該控制信號(SIG)送入所述天線單元(ANE)，并對該控制信號(SIG)在所述接收單元(EMP)上的出現(xiàn)進行檢測。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述通行費系統(tǒng)設置用來，將所述控制信號(SIG)連同所述位置確定信號(PES)一起傳送。
15.根據(jù)權利要求12至14中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述通行費系統(tǒng)設置用來，將所述控制信號(SIG)在可預定的時間間隔中產(chǎn)生。
16.根據(jù)權利要求12至15中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，在所述車輛(FAR)上設置一個信號發(fā)生器(GEN)，用于產(chǎn)生所述控制信號(SIG)。
17.根據(jù)權利要求12至16中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，在所述車輛(FAR)上設置一個與所述交費裝置(EIN)連接的功能控制單元(FKE)，該功能控制單元用于產(chǎn)生所述控制信號(SIG)，并送入天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的一個信號傳送連接(VER)中，其中，所述功能控制單元(FKE)還設置用來，根據(jù)所述控制信號(SIG)的一個反射部分(REF)確定所述信號傳送連接(VER)的電特性和/或反射特性。
18.根據(jù)權利要求17所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述功能控制單元(FKE)設置用來，根據(jù)所述控制信號(SIG)確定所述信號傳送連接(VER)的電特性和/或反射特性的值，并與這些特性的額定值進行比較。
19.根據(jù)權利要求17或18所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述功能控制單元(FKE)設置用來，確定所述信號傳送連接(VER)的阻抗。
20.根據(jù)權利要求17至19中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述功能控制單元(FKE)設置用來，確定所述天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的信號傳送連接(VER)的反射衰減。
21.根據(jù)權利要求17至20中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述功能控制單元(FKE)設置用來，借助于時域反射幾何確定所述天線單元(ANE)和所述接收單元(EMP)之間的信號傳送連接(VER)的反射特性和/或天線單元(ANE)的電特性。
22.根據(jù)權利要求11至21中任一項所述的通行費系統(tǒng)，其特征在于，所述通行費系統(tǒng)設置用來，在識別出一個所述天線單元(ANE)的功能故障時，產(chǎn)生一個相應的提示信號并顯示在所述車輛(FAR)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電子通行費系統(tǒng)(SYS)車載交費裝置(EIN)的天線單元(ANE)的自動功能控制的方法，該通行費系統(tǒng)具有一個位置確定系統(tǒng)(POS)，其中，所述交費裝置(EIN)具有一個與所述天線單元(ANE)連接的接收單元(EMP)，并且所述天線單元(ANE)設置用來接收位置確定信號(PES)，其中，產(chǎn)生至少一個與所述天線單元(ANE)共同作用的控制信號(SIG)，將其送入該交費裝置(EIN)并根據(jù)該控制信號(SIG)檢查該天線單元(ANE)的功能。
文檔編號G07B15/02GK1575482SQ02821255
公開日2005年2月2日 申請日期2002年10月16日 優(yōu)先權日2001年10月24日
發(fā)明者雅諾什·吉拉, 沃爾夫岡·康拉德, 亞歷山大·倫納 申請人:西門子公司