專利名稱：一種用于不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別，不停車收費(fèi)管理和一般門禁管理。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于車輛管理的射頻識(shí)別技術(shù)，包括遠(yuǎn)距離無源RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)，和有源 RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)兩種，無源電子標(biāo)簽依靠來自讀寫器天線發(fā)射的能量來工作，因而讀寫 識(shí)別的距離非常有限，為了增加讀寫識(shí)別距離，讀寫器往往需要使用高增益定向天線，和大 的發(fā)射功率來工作，這不僅大大增加了讀寫系統(tǒng)的成本，而且大的射頻功率還會(huì)給人體健 康帶來傷害并產(chǎn)生誤讀情況。此外，無源電子標(biāo)簽讀寫系統(tǒng)，在對(duì)電子標(biāo)簽安裝位置進(jìn)行嚴(yán) 格限制的情況下，其可靠讀寫距離也只能達(dá)到5-8米，而且車輛行駛速度往往還須限制在 一定的范圍內(nèi)，例如30公里/小時(shí)，以保證讀寫器與電子標(biāo)簽之間有足夠的通信時(shí)間，這當(dāng) 然也就降低公路的使用效率。有源電子標(biāo)簽則依賴自身所帶電池的能量來工作，雖然其讀 寫距離可以達(dá)到100米以上，但除了更加嚴(yán)重的誤讀問題外，還存在如何延長(zhǎng)電子標(biāo)簽電 池使用壽命的問題?，F(xiàn)有高速公路不停車收費(fèi)通道，或其它不停車門禁管理，無論采用無源或有源 RFID的識(shí)別方式，都存在如何準(zhǔn)確識(shí)別讀寫器所接收到的車輛射頻身份號(hào)，是實(shí)際應(yīng)該處 理的車輛身份號(hào)，而不是鄰車道車輛，或是同車道其他尾隨車輛車載電子標(biāo)簽發(fā)來的信號(hào)， 以避免造成誤讀的問題。盡管可以使用定向天線等方法來限制信號(hào)傳輸方向，但由于射頻 信號(hào)本身的傳播特征，例如信號(hào)的多徑反射，以及射頻信號(hào)的接收存在一個(gè)不穩(wěn)定區(qū)域等， 因而，很難僅僅通過控制信號(hào)的接收范圍，來防止信號(hào)誤讀的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有一般不停車收費(fèi)管理和一般門禁管理 中，存在來自鄰車道車輛和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽的信號(hào)干擾問題，提供了一種排除信號(hào) 干擾，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分辨和識(shí)別不同車載電子標(biāo)簽的簡(jiǎn)單方法，從而為低成本高可靠地實(shí)現(xiàn)不 停車收費(fèi)管理創(chuàng)造了條件。組成結(jié)構(gòu)本發(fā)明技術(shù)方案包括車載有源電子標(biāo)簽(以后簡(jiǎn)稱電子標(biāo)簽)，激活器，電子標(biāo)簽 讀寫器幾部分組成。(參見圖1)。電子標(biāo)簽它由單芯片微功率收發(fā)機(jī)制成，它隨車攜帶，且統(tǒng)一安裝在車輛的一個(gè)固定位置， 一般安裝在前車窗內(nèi)的側(cè)角。除自身ID以外，它還儲(chǔ)存有收費(fèi)管理所需的其他信息。本發(fā) 明系統(tǒng)中的電子標(biāo)簽，與一般僅僅單一定時(shí)向外發(fā)射自身ID號(hào)的有源電子標(biāo)簽不同，它可 以隨時(shí)根據(jù)來自讀寫器的指令，改變自身包括射頻工作特征在內(nèi)的工作方式，以及所攜帶 的信息，它是一種交互式智能電子標(biāo)簽。本系統(tǒng)中所使用的所有電子標(biāo)簽，應(yīng)具有基本一致 的物理性能指標(biāo)，包括發(fā)射功率和接收靈敏度等。
激活器激活器是安裝在不停車收費(fèi)站，或門禁管理進(jìn)出口每一個(gè)車道固定位置處的一個(gè) 傳感器裝置，例如地感線圈或紅外探測(cè)器，它主要用于在車輛經(jīng)過的瞬間，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信 號(hào)，以此啟動(dòng)與之相連接的讀寫器，立即進(jìn)入短時(shí)間的工作狀態(tài)，以達(dá)到控制剛剛觸發(fā)傳感 器裝置的車輛所攜帶的電子標(biāo)簽，與同車道對(duì)應(yīng)讀寫器之間信號(hào)交流的時(shí)間和位置。讀寫器讀寫器就是一個(gè)可與電子標(biāo)簽進(jìn)行通信的微功率收發(fā)設(shè)備，具有快速改變自身射 頻工作特征的性能。讀寫器根據(jù)其功能不同，又分為與激活器直接連接的定位讀寫器(今 后簡(jiǎn)稱定位器)，以及直接與計(jì)算機(jī)連接的讀寫器(今后簡(jiǎn)稱通信機(jī))兩種。定位器的工作 方式也有兩種，一種是一當(dāng)接收到來自激活器的信號(hào)后，就按預(yù)先設(shè)定的工作方式，立即向 逼近的電子標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)；另一種則是在一接收到來自激活器的信號(hào)后，立即開始接收逼 近的車載電子標(biāo)簽發(fā)來的信號(hào)，并傳給與之相連接的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。接收信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng) 度預(yù)先設(shè)定，一般為行經(jīng)車輛駛過3-5米距離所需的時(shí)間，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)，或根據(jù)計(jì)算 機(jī)指令進(jìn)行下一步動(dòng)作后，再進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到下一次被激活(參見圖2)。為了減少對(duì)鄰 車道車輛以及尾隨車輛車載電子標(biāo)簽的干擾，或來自鄰車道車輛以及尾隨車輛車載電子標(biāo) 簽信號(hào)的干擾，定位器一般具有一個(gè)指向來車車載電子標(biāo)簽方向的定向天線，必要時(shí)還可 安裝一個(gè)可增加與相鄰車道射頻信號(hào)隔離的一個(gè)簡(jiǎn)單裝置，例如金屬擋板(參見圖3)。定 位器安裝在距同車道激活器一定距離車行前方的位置，這個(gè)位置將使定位器在接收到激活 信號(hào)并啟動(dòng)工作的瞬間，與逼近車輛車載電子標(biāo)簽剛剛有3-5米左右的距離，這個(gè)距離也 是同一車道上的定位器或車載電子標(biāo)簽，在使用設(shè)定的最小信號(hào)發(fā)射功率工作時(shí)，彼此之 間的可靠通信距離。和電子標(biāo)簽一樣，本系統(tǒng)不同車道所使用的定位器，應(yīng)具有基本一致的 物理性能指標(biāo)。而通信機(jī)主要用于與電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交流，例如讀取包括電子標(biāo)簽ID號(hào) 和車道號(hào)在內(nèi)的信息，并向電子標(biāo)簽發(fā)回信息指令。根據(jù)具體實(shí)施方案的不同，定位器和通 信機(jī)還可合二為一，從而同時(shí)承擔(dān)定位器和通信機(jī)兩種工作。系統(tǒng)工作原理為了準(zhǔn)確分辨和識(shí)別來自不同車載電子標(biāo)簽的信號(hào)，我們利用車輛經(jīng)過激活器時(shí) 產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的瞬間啟動(dòng)定位器，使其與逼近的車載電子標(biāo)簽進(jìn)行非常有限時(shí)間的通信， 并將它們之間的通信距離限制在一個(gè)有限范圍內(nèi)，必要時(shí)還通過設(shè)置定位器信號(hào)擋板以進(jìn) 一步增加信號(hào)隔離的方法，使得同一車道內(nèi)定位器與逼近的車載電子標(biāo)簽之間的通信，很 難干擾到鄰車道車載電子標(biāo)簽和讀寫器之間的通信，同時(shí)也很難受到鄰車道車載電子標(biāo)簽 和定位器，以及同一車道尾隨車輛車載電子標(biāo)簽的信號(hào)干擾。另外，我們還利用了信號(hào)強(qiáng)度 (對(duì)于給定信號(hào)接收機(jī)而言，在相同噪聲環(huán)境條件下)與誤碼率之間關(guān)系，根據(jù)在有限通信 時(shí)間和有限通信范圍內(nèi)，位于相鄰車道的電子標(biāo)簽，以及同一車道內(nèi)尾隨車輛車載電子標(biāo) 簽，與逼近定位器的車載電子標(biāo)簽之間，在與定位器進(jìn)行通信時(shí)，由于信號(hào)強(qiáng)度的差別所造 成的誤碼率(丟包率)的差別(這種差別可以體現(xiàn)在在給定時(shí)間內(nèi)接收到的信號(hào)包總數(shù) 上，或在接收給定數(shù)量的信號(hào)包所需時(shí)間等方面)，將位于不同車道的車載電子標(biāo)簽，以及 同一車道前行車輛和尾隨車輛的車載電子標(biāo)簽清楚區(qū)別開來。這里，我們將通信距離限制在一個(gè)較短的距離范圍內(nèi)的另外一個(gè)好處就是，在通 信距離很近時(shí)，電子標(biāo)簽和定位器由于彼此之間個(gè)性差異，例如最小發(fā)射功率以及接收靈敏度可能的不一致，能夠?qū)烧咧g絕對(duì)通信距離造成的差別很小。因?yàn)榧词共豢紤]信號(hào) 衰減，在給定噪聲環(huán)境條件下，決定通信距離的信號(hào)強(qiáng)度與離開信號(hào)源距離的關(guān)系，也是一 種平方反比關(guān)系，因而，要造成2米通信距離的差別，例如將通信距離從2米變?yōu)?米，或從 4米變成2米，至少需要6dB的個(gè)性差異。而這種個(gè)性差別相對(duì)于相鄰車道車輛和同一車道 尾隨車輛車載電子標(biāo)簽，與逼近定位器的車載電子標(biāo)簽之間，在與定位器進(jìn)行通信時(shí)，由于 信號(hào)隔離所造成的信號(hào)強(qiáng)度的差別相比，就變得十分有限了。最后，為了確保在這個(gè)有限的通信時(shí)間和通信距離范圍內(nèi)，定位器與車載電子標(biāo) 簽?zāi)軌蛲瓿杀匾男畔⒔涣鳎耸褂迷谠撓薅ň嚯x范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)通信的最小信號(hào)發(fā)射 功率外，我們還使用了更大一些的信號(hào)發(fā)射功率來進(jìn)行通信，以保證在外界干擾以及其他 原因?qū)е峦ㄐ刨|(zhì)量下降的情況下，都能實(shí)現(xiàn)可靠的通信。我們假定外界干擾對(duì)所有相關(guān)車 載電子標(biāo)簽都是相同的，即降低了給定發(fā)射功率的通信距離。也就是說使用原來的最小功 率發(fā)射時(shí)，兩者之間的通信已經(jīng)變得不可靠了，此時(shí)，原來更高檔的發(fā)射功率，可能就成為 能夠保證同一車道上的車載電子標(biāo)簽和定位器之間，實(shí)現(xiàn)可靠通信的最小發(fā)射功率。除了需要將不同車道的車載電子標(biāo)簽，以及同一車道前行車輛和尾隨車輛的車載 電子標(biāo)簽區(qū)別開以外，在不停車收費(fèi)及一般車輛門禁管理中，往往還需要將未繳費(fèi)車輛和 已繳費(fèi)車輛，上行車輛和下行車輛，進(jìn)站車輛和出站車輛，進(jìn)門車輛和出門車輛的車載電子 標(biāo)簽區(qū)別開來。此時(shí)，我們只需在車載電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)中，將起始站(進(jìn)站)的編號(hào)以 及剛剛經(jīng)過的上一個(gè)站點(diǎn)的編號(hào)包括在內(nèi)就行了。對(duì)于經(jīng)過本站并不出站的過往車輛，我 們只需將電子標(biāo)簽中上一個(gè)站點(diǎn)的編號(hào)改為本站編號(hào)，對(duì)于已經(jīng)繳費(fèi)出站或出門的車載電 子標(biāo)簽，則需將起始站和上一站編號(hào)都改為零；而對(duì)于剛剛進(jìn)站的電子標(biāo)簽，起始站編號(hào)和 上一站編號(hào)都同樣為本站編號(hào)。為此，在每一個(gè)收費(fèi)站的位置處，都需要安裝遠(yuǎn)距離無線收 費(fèi)站編號(hào)寫入機(jī)來完成此項(xiàng)工作，該寫入機(jī)通過連續(xù)廣播發(fā)射信號(hào)的方式工作，不需改變 過往車輛車載電子標(biāo)簽的低功耗睡眠模式，就可以完成這項(xiàng)工作。(參見圖4)具體技術(shù)方案在每輛車的一個(gè)固定位置，例如前車窗內(nèi)的左下角，安裝一個(gè)電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽 的ID號(hào)與車輛牌照號(hào)一一對(duì)應(yīng)或相同。電子標(biāo)簽中儲(chǔ)存有不停車收費(fèi)管理所需的信息。電 子標(biāo)簽使用電池驅(qū)動(dòng)，也可使用其它電源驅(qū)動(dòng)。對(duì)于使用電池驅(qū)動(dòng)的電子標(biāo)簽，為了延長(zhǎng)電 子標(biāo)簽電池的使用壽命，電子標(biāo)簽在進(jìn)入收費(fèi)站前，往往處于低功耗的睡眠狀態(tài)。例如，電 子標(biāo)簽周期性的使用&頻道，監(jiān)聽接收來自收費(fèi)站前喚醒機(jī)的喚醒信號(hào)的狀態(tài)。為此，我 們需要在車輛進(jìn)入收費(fèi)站之前的適當(dāng)位置，安裝電子標(biāo)簽喚醒裝置，并使用頻道連續(xù)廣 播喚醒信號(hào)，以使車載電子標(biāo)簽在進(jìn)入收費(fèi)站后能夠處于一種工作狀態(tài)，例如使用f2頻道 監(jiān)聽接收來自定位器信號(hào)的狀態(tài)。當(dāng)然，車輛進(jìn)入收費(fèi)站前，電子標(biāo)簽也可使用其它低功耗 休眠方式和相應(yīng)的喚醒方式，例如使用大功率低頻信號(hào)喚醒，再使用高頻信號(hào)工作的方式。其次，在收費(fèi)站每個(gè)車道進(jìn)口處，安裝一個(gè)地感線圈或其它傳感器裝置作為激活 器，并在離開激活器車行前方車道左側(cè)(與電子標(biāo)簽位置對(duì)應(yīng)的一側(cè))，并在車載電子標(biāo)簽 安裝高度相當(dāng)?shù)倪m當(dāng)位置處，安裝一個(gè)定位器，使得定位器在接收到激活器的激活信號(hào)后 啟動(dòng)工作的瞬間，車載電子標(biāo)簽或定位器在使用設(shè)定的最小信號(hào)發(fā)射功率工作時(shí)，彼此之 間的可靠通信距離正好在3-5米的范圍內(nèi)，這個(gè)距離也是為了保證行經(jīng)車輛以60公里/小 時(shí)速度通過時(shí)，車載電子標(biāo)簽與讀寫器之間，有足夠的通信時(shí)間完成必要信息交流所需的距離。定位器與激活器直接相連。為了盡可能使同一車道內(nèi)車載電子標(biāo)簽與定位器之間的 無線通信，不會(huì)干擾到鄰車道的車載電子標(biāo)簽與定位器之間的通信，定位器應(yīng)采用定向天 線，必要時(shí)還可采取一些簡(jiǎn)單的信號(hào)隔離措施，例如在定位器天線處安裝一個(gè)金屬擋板，以 增加不同車道之間的信號(hào)隔離。另外，在收費(fèi)站內(nèi)上方的適當(dāng)位置，安裝一個(gè)通信機(jī)，接收來自車載電子標(biāo)簽發(fā)來 的，包括自身ID號(hào)和所在車道編號(hào)的收費(fèi)信息。為了避免可能的干擾，電子標(biāo)簽在與喚醒 器，定位器和通信機(jī)之間通信時(shí)，應(yīng)使用不同的通信頻道(參見圖1)。在必須使用相同頻道 發(fā)射且可能存在信號(hào)碰撞時(shí)，還需要采用先監(jiān)聽后再發(fā)射或延時(shí)發(fā)射的方式。當(dāng)車輛進(jìn)入收費(fèi)站車道后經(jīng)過激活器時(shí)，車輛將觸發(fā)激活器使其產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信 號(hào)，這個(gè)觸發(fā)信號(hào)將立即被傳給定位器，定位器一接收到這個(gè)觸發(fā)信號(hào)就立即進(jìn)入工作狀 態(tài)，例如使用從小到大的1個(gè)或多個(gè)發(fā)射功率(一般為3個(gè))，向同一車道來車方向發(fā)送一 定數(shù)量的信號(hào)包，例如，每種功率發(fā)射20個(gè)總數(shù)為60個(gè)的信號(hào)包，發(fā)射的信號(hào)中應(yīng)包含有 該定位器所在的車道編號(hào)信息，發(fā)射完后即停止工作，直到接收到下一輛車產(chǎn)生的新的激 活信號(hào)為止。當(dāng)電子標(biāo)簽接收來自同一定位器的信號(hào)包數(shù)目達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值后，例如40 個(gè)，將立即以較大的發(fā)射功率和另外一個(gè)工作頻道f3，向通信機(jī)發(fā)送包括自身ID號(hào)以及所 在車道編號(hào)(來自定位器信號(hào))在內(nèi)的計(jì)費(fèi)信息。發(fā)射后將等待接收通信機(jī)的回執(zhí)信號(hào)， 回執(zhí)信號(hào)中包括更改車載電子標(biāo)簽工作模式和收費(fèi)記錄的指令。如果在給定的時(shí)間內(nèi)收不 到回執(zhí)信號(hào)，電子標(biāo)簽將進(jìn)行重發(fā)。在收到回執(zhí)信號(hào)后，電子標(biāo)簽將根據(jù)回執(zhí)信息中的指 令，改變自身的工作模式，以及相關(guān)收費(fèi)記錄的內(nèi)容，例如工作頻道，睡眠蘇醒周期，進(jìn)出站 記錄等。如果一個(gè)電子標(biāo)簽從收到第一個(gè)信號(hào)包開始，不能在定位器每次發(fā)射完所有信號(hào) 包的時(shí)間內(nèi)(例如60ms)，從同一個(gè)定位器累計(jì)接收到這個(gè)設(shè)定的信號(hào)包數(shù)目，說明這個(gè)電 子標(biāo)簽只能是處于相鄰車道，或尾隨車輛上的車載電子標(biāo)簽，這些無效信息也都將立即被 清除，電子標(biāo)簽將重新開始記錄新的信息。盡管我們只需使用一個(gè)小的功率來發(fā)射信號(hào)，就可以完全有效地將位于不同車道 的電子標(biāo)簽，以及同一車道前行車輛和尾隨車輛的電子標(biāo)簽區(qū)別開來，我們這里使用了幾 個(gè)大小不同的發(fā)射功率來發(fā)射信號(hào)，而不是僅僅依賴一個(gè)小的發(fā)射功率來工作的原因，是 為了保證由于環(huán)境干擾或其他因素影響，可能造成定位器或電子標(biāo)簽在使用最小功率發(fā)射 信號(hào)時(shí)，兩者之間不能建立起有效通信的情況下，我們就可以利用高一檔甚至高兩檔的信 號(hào)發(fā)射功率，來保證同一車道內(nèi)的定位器和電子標(biāo)簽之間的可靠通信。此時(shí)，更高檔的信號(hào) 發(fā)射功率，就成為保證兩者之間實(shí)現(xiàn)可靠通信的最小發(fā)射功率。至于車載電子標(biāo)簽每次需要接收到多少個(gè)來自定位器的信號(hào)包，才向通信機(jī)發(fā)送 信息，完全取決于定位器在使用幾種不同功率發(fā)射固定數(shù)量的信號(hào)包時(shí)，同車道逼近定位 器的車載電子標(biāo)簽，在任何情況下都能夠接收到的，包括幾種不同發(fā)射功率在內(nèi)的最少信 號(hào)包總數(shù)目。而這個(gè)設(shè)定的數(shù)目應(yīng)該略小于這個(gè)最少信號(hào)包的數(shù)目。有人擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)相 鄰車道或尾隨車輛車載電子標(biāo)簽接收到的，包括幾種不同發(fā)射功率在內(nèi)的最大信號(hào)包總數(shù) 目，超過這個(gè)設(shè)定的數(shù)目并向通信機(jī)發(fā)射信號(hào)的情況，而實(shí)際情況是一方面，由于我們使 用的3種信號(hào)發(fā)射功率都是小功率，加上使用包括定向天線在內(nèi)的信號(hào)隔離措施，這種情 況幾乎不可能發(fā)生；另一方面，即使出現(xiàn)這種情況，相鄰車道和尾隨車輛的車載電子標(biāo)簽， 在接收到該設(shè)定數(shù)目信號(hào)包所需的時(shí)間，也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正在逼近定位器的車載電子標(biāo)簽所需的時(shí)間，因?yàn)槎ㄎ黄髟谙螂娮訕?biāo)簽發(fā)射信號(hào)時(shí)，首先使用的是最小功率來發(fā)射信號(hào)的，而 在使用最小發(fā)射功率發(fā)射信號(hào)時(shí)，位于鄰車道的電子標(biāo)簽和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽，幾乎 是收不到這個(gè)信號(hào)的，因而，鄰車道和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽是不可能先于本車道電子標(biāo) 簽接收完這個(gè)數(shù)目的信號(hào)包的，此時(shí)，由于用通信機(jī)已經(jīng)接收到一個(gè)正確的車輛ID號(hào)和車 道編號(hào)的信息，在定位器發(fā)射完一次信號(hào)所需的時(shí)間內(nèi)，通信機(jī)不僅將丟棄具有相同車道 編號(hào)的信息，而且還會(huì)在給發(fā)送這個(gè)信息的電子標(biāo)簽(相鄰車道車輛或尾隨車輛車載電子 標(biāo)簽)的回執(zhí)信號(hào)中，加入要求該電子標(biāo)簽繼續(xù)使用f2頻道接收信號(hào)的指令，以免影響它 們接收它們應(yīng)該接收的信號(hào)。這里需要說明的是，我們這里陳述的是電子標(biāo)簽進(jìn)入收費(fèi)站被喚醒后處于監(jiān)聽接 收來自定位器信號(hào)的狀態(tài)；同樣的道理，我們也可以讓電子標(biāo)簽被喚醒后的工作狀態(tài)是發(fā) 射信號(hào)的狀態(tài)，而定位器在被激活后將反過來處于短時(shí)間的監(jiān)聽接收狀態(tài)，接收來自正在 逼近的電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)。此時(shí)，我們只需將兩者的具體工作方式加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就行 了。但利用激活器來控制電子標(biāo)簽與定位器之間的通信時(shí)間和通信距離范圍，以及利用位 于不同車道的車載電子標(biāo)簽之間，同一車道前行車輛和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽之間，與同 一定位器通信時(shí)誤碼率(丟包率)的巨大區(qū)別，來分辨和識(shí)別處于不同位置的車載電子標(biāo) 簽的基本方法則是完全一樣的。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)工作示意2定位器在被激活后采用監(jiān)聽接收后再發(fā)射的方式圖3不同位置車載電子標(biāo)簽在接收定位器信號(hào)的差別圖4通過記錄進(jìn)站和上一站編號(hào)來區(qū)分不同方向的車輛本發(fā)明的有益效果本發(fā)明僅僅利用一般低成本的有源電子標(biāo)簽和讀寫器，在不增加其它任何復(fù)雜設(shè) 備的情況下，簡(jiǎn)單有效地解決了目前國(guó)家為了提高公路，門禁等的車輛通行效率，加強(qiáng)收費(fèi) 管理，正在大力推廣的不停車收費(fèi)管理中所遇到的一個(gè)難題。本發(fā)明必將極大地促進(jìn)不停 車收費(fèi)管理的推廣實(shí)施。如果說使用現(xiàn)有一般技術(shù)來改建一個(gè)不停車收費(fèi)站，不僅需要花費(fèi)上百萬元的費(fèi) 用，而且還存在鄰道車輛和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽信號(hào)干擾的問題，以及讀寫器大功率發(fā) 射影響健康的等問題。而采用本發(fā)明技術(shù)，不僅不需對(duì)現(xiàn)有車道作任何更改，每個(gè)車道設(shè)備 費(fèi)用也只需幾千元人民幣，而且還可免去以上諸多煩惱。具體應(yīng)用方案下面我們通過不停車稱重計(jì)費(fèi)的應(yīng)用方案，對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步說明我們知道，國(guó)家正在推行對(duì)所有公路上的貨運(yùn)車輛，采用計(jì)重收費(fèi)的辦法。按照傳 統(tǒng)的方法，計(jì)重收費(fèi)是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，大量的車輛采用計(jì)重收費(fèi)，必將影響到計(jì)重車 輛的通行效率。盡管目前國(guó)內(nèi)不停車稱重的技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到在車行速度不超過60公里/小 時(shí)的情況下，準(zhǔn)確給出行經(jīng)車輛的重量的水平，但如何準(zhǔn)確區(qū)分來自不同車道的車輛，以及 同一車道前行車輛和尾隨車輛車載電子標(biāo)簽的射頻信號(hào)，仍然是一個(gè)尚待解決的問題。利用本發(fā)明，我們只需在每輛 運(yùn)車輛前車窗的左下角，安裝一個(gè)電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽帶有防拆卸裝置。電子標(biāo)簽在進(jìn)入收費(fèi)站前，處于周期性睡眠，蘇醒后采用信道 監(jiān)聽一瞬間的低功耗狀態(tài)，并在收費(fèi)站進(jìn)口處通過喚醒器喚醒，使其在進(jìn)入收費(fèi)站后處于 使用f2頻道監(jiān)聽接收信號(hào)的工作狀態(tài)。在收費(fèi)站每個(gè)車道入口處安裝一個(gè)稱重裝置，并在 稱重裝置附近安裝一個(gè)激活器，激活器可以是一個(gè)紅外探測(cè)器，也可以是一個(gè)地感線圈，或 其他傳感器裝置。這個(gè)激活器應(yīng)安裝在緊靠稱重裝置的車行前方位置，以便被稱重的車輛 剛剛完成稱重計(jì)量后，就會(huì)使激活器產(chǎn)生一個(gè)激活信號(hào)，并啟動(dòng)前方的定位器。定位器的安 裝位置如前所述，應(yīng)使它在接收到激活信號(hào)后開始發(fā)射信號(hào)的瞬間，定位器與車載電子標(biāo) 簽的距離大約在3-5米左右。定位器應(yīng)安裝在同車道左側(cè)車行前方的位置，安裝高度略高 于車載電子標(biāo)簽的安裝高度，以與車載電子標(biāo)簽位置相對(duì)應(yīng)。定位器的定向天線應(yīng)指向來 車方向車載電子標(biāo)簽安裝的位置。定位器通過線纜與激活器連接。當(dāng)運(yùn)貨車輛經(jīng)過稱重并觸發(fā)傳感器后，車載電子標(biāo)簽進(jìn)入與定位器之間的近距離 通信范圍，此時(shí)，被激活的定位器開始向逼近的電子標(biāo)簽，使用從小到大的3個(gè)發(fā)射功率 (每個(gè)發(fā)射功率之間相差5dBm)，發(fā)射帶有車道編號(hào)的多個(gè)信號(hào)包，例如，每種發(fā)射功率發(fā) 射20個(gè)信號(hào)包。由于距離較近，無線通信速率可采用較高的波特率，例如，115. 2kbps。使 用3種不同功率發(fā)射60個(gè)信號(hào)包需時(shí)60ms左右，發(fā)射完后即進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次激 活。根據(jù)實(shí)際測(cè)量或經(jīng)驗(yàn)選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)目，例如40，以此數(shù)目為限，一當(dāng)電子標(biāo)簽 接收到40個(gè)信號(hào)包后，就立即使用f3信道和一個(gè)較大的發(fā)射功率，向與管理計(jì)算機(jī)連接的 通信機(jī)，發(fā)送包括自身ID號(hào)和車輛所在車道編號(hào)在內(nèi)的信息包。電子標(biāo)簽發(fā)射功率的大 小，取決于通信機(jī)的安裝位置，通信機(jī)應(yīng)安裝在能讓每個(gè)車道的車載電子標(biāo)簽，都能比較容 易與其進(jìn)行可靠通信的地方，例如收費(fèi)站中央高處，離開定位器不遠(yuǎn)的地方。電子標(biāo)簽在發(fā)送完繳費(fèi)相關(guān)的信息并接收到通信機(jī)發(fā)回的回執(zhí)信號(hào)后，便將根據(jù) 回執(zhí)信號(hào)中的指令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。例如，進(jìn)入周期性睡眠蘇醒后使用^監(jiān)聽一瞬間的低 功耗休眠狀態(tài)，以及修改電子標(biāo)簽所儲(chǔ)存的計(jì)費(fèi)信息等。利用電子標(biāo)簽發(fā)來的ID號(hào)和車道編號(hào)，以及幾乎與此同時(shí)由該車道稱重設(shè)備發(fā) 給計(jì)算機(jī)的重量信息，就可以很容易實(shí)現(xiàn)不停車計(jì)重收費(fèi)了。
權(quán)利要求
用于不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法，涉及如下幾個(gè)最基本的硬件組成部分電子標(biāo)簽，激活器以及包括定位器和通信機(jī)在內(nèi)的電子標(biāo)簽讀寫器；本發(fā)明利用車輛經(jīng)過激活器產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的瞬間啟動(dòng)定位器的方法，來控制電子標(biāo)簽與定位器之間的通信時(shí)間和位置；利用定向天線等信號(hào)隔離措施和使用低信號(hào)發(fā)射功率的方法，來控制電子標(biāo)簽與定位器之間的通信距離范圍；從而極大地減少了相鄰車道的電子標(biāo)簽和定位器，以及尾隨車輛的電子標(biāo)簽，對(duì)同一車道內(nèi)定位器與逼近的車載電子標(biāo)簽之間通信的干擾；另外，本發(fā)明還利用了在有限通信時(shí)間和有限通信范圍內(nèi)，位于相鄰車道的電子標(biāo)簽，以及同一車道內(nèi)尾隨車輛車載電子標(biāo)簽，與逼近定位器的車載電子標(biāo)簽之間，在與定位器進(jìn)行通信時(shí)所產(chǎn)生誤碼率的差別，將位于不同車道的車載電子標(biāo)簽，以及同一車道前行車輛和尾隨車輛的車載電子標(biāo)簽信號(hào)清楚的區(qū)別開來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法，其特征在于本 發(fā)明方法中，當(dāng)定位器接收到來自激活器的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，定位器采用了發(fā)射信號(hào)，對(duì)應(yīng)的車 載電子標(biāo)簽采用了接收來自定位器的信號(hào)后再向通信機(jī)發(fā)射信號(hào)的工作方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法，其特征在于 在本發(fā)明方法中，當(dāng)電子標(biāo)簽或?qū)?yīng)的定位器在發(fā)射信號(hào)時(shí)，采用了幾種大小不同的發(fā)射 功率，以確保電子標(biāo)簽與定位器之間的信息交流，不受其他相關(guān)因素變化的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法，其特征在 于在本發(fā)明方法中，為了減少電子標(biāo)簽與不同通信對(duì)象進(jìn)行通信時(shí)的相互干擾，電子標(biāo)簽 采用了變換通信頻道的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的不停車收費(fèi)管理的電子標(biāo)簽準(zhǔn)確識(shí)別方法，其特征 在于在本發(fā)明方法中，為了對(duì)進(jìn)出或路過收費(fèi)站的車輛，以及已繳費(fèi)和未繳費(fèi)車輛加以區(qū) 另ij，本發(fā)明采用了在電子標(biāo)簽中記錄起始站和上一個(gè)經(jīng)過站編號(hào)，并在電子標(biāo)簽與相關(guān)對(duì) 象通信時(shí)傳遞這個(gè)信息，以便系統(tǒng)對(duì)來自不同方向的電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別。
全文摘要
本發(fā)明利用設(shè)置在車道上的傳感器激活裝置，在車輛經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的瞬間，啟動(dòng)一個(gè)與之相連的位于有限距離范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽讀寫器，并利用定向天線和信號(hào)屏蔽等措施，將該讀寫器與逼近的車載電子標(biāo)簽之間的通信，限制在一個(gè)設(shè)定的時(shí)間段和較小的距離范圍內(nèi)，使得同一車道內(nèi)讀寫器與逼近的車載電子標(biāo)簽之間的通信受其它不相關(guān)信號(hào)的干擾最小。另外，本發(fā)明還利用了相鄰車道的電子標(biāo)簽和同一車道內(nèi)尾隨車輛車載電子標(biāo)簽，與逼近定位器的車載電子標(biāo)簽之間，在與定位器進(jìn)行通信時(shí)所產(chǎn)生的誤碼率(丟包率)的差別，將位于不同車道的車載電子標(biāo)簽，以及同一車道前行車輛和尾隨車輛的車載電子標(biāo)簽清楚區(qū)別開來。
文檔編號(hào)G08G1/017GK101866499SQ20091005892
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者廖應(yīng)成 申請(qǐng)人:西安西谷微功率數(shù)據(jù)技術(shù)有限責(zé)任公司