CN101275999B - 交通通信测距方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交通通信测距方法，移动通信单元通过小区识别码与同一通信小区中的固定通信单元建立通信关系，移动通信单元和固定通信单元分别向对方发出相位固定不变的信号，得出信号由于传输延迟造成的相位差，根据相位差计算出移动通信单元和固定通信单元之间的距离，最终移动通信单元和固定通信单元可以获知移动通信单元的实时位置信息，本发明还公开了一种交通通信测距系统，包括固定通信单元和移动通信单元，移动通信单元调制发送第二相位标识信号至固定通信单元，固定通信单元调制发出第一相位标识信号至移动通信单元，并根据标识信号的相位差计算移动通信单元的位置信息，从而可以随时获知移动通信单元的位置信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通通信测距方法和系统，尤其是一种交通工具之间进行实时定位测距的通信方法和系统，属于智能交通领域。
背景技术
目前，无论是公路、河道交通系统还是轨道、公共交通系统，很多交通工具可以通过全球定位系统来实现实时的定位；在一些公路交通系统中，主控单元可以通过在特定地点设置的摄像头和其它电子设备等工具对交通设备进行监控和调度。
上述交通系统中虽然可以利用全球定位系统对交通工具进行实时定位，但成本过高；通过摄像头和其它电子设备等工具对交通设备进行监控和调度，但各相关交通工具没有实现它们之间的实时位置测量以及各种信息的交流，所以各交通工具之间仍不能实现信息的交换以及对交通工具的有效管理。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的利用全球定位系统对交通工具进行实时定位成本过高的缺陷，提供一种能够对交通工具进行实时定位，成本较低并且实施方便的交通通信测距方法和系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种交通通信测距方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：第一固定通信单元将第一固定通信单元所在通信小区的小区识别码、请求测量与第一移动通信单元之间距离的通信测距信号以及第一固定通信单元的第一相位标识信号经调制后发送至第一移动通信单元；
步骤2：第一移动通信单元解调出所述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述第一移动通信单元的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获得标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差；
步骤3：所述第一移动通信单元根据所述通信小区的小区识别码将所述第一移动通信单元的设备识别码、第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述第一固定通信单元；
步骤4：所述第一固定通信单元解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差；
步骤5：所述第一固定通信单元根据所述第一相位差与所述第二相位差计算信号传输所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二相位标识信号的传播速度计算出所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离；
步骤6：所述第一固定通信单元根据自己的位置信息以及所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离计算出所述第一移动通信单元的位置信息。
需要说明的是，上述技术方案中第一相位标识信号和第二相位标识信号为固定相位的频率函数信号，由于频率函数信号具有周期性，为避免由于相位标识信号的周期性引起的距离计算错误，当两个通信设备的距离比较远时可采用长周期的相位标识信号或使所述第一相位标识信号和所述第二相位标识信号同时使用几个不同周期的频率函数作为相位标识信号，得出不同周期的第一相位标识信号与第二相位标识信号的相位差，消除频率函数信号的周期性的影响，方便准确地测量出所述第一通信设备与所述第二通信设备之间的距离。
本发明所述的交通通信测距方法，通过鉴相测距的方法可实现对移动通信单元的实时定位。
本发明还提供了一种交通通信测距系统，包括第一固定通信单元和第一移动通信单元；
所述第一固定通信单元，用于调制发出请求测量与第一移动通信单元之间距离的通信测距信号、第一固定通信单元的第一相位标识信号以及第一固定通信单元所在通信小区的识别码；
所述第一移动通信单元，与所述第一固定通信单元连接，用于解调出所 述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述第一移动通信单元的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获取标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差：根据所述通信小区的小区识别码将所述第一移动通信单元的设备识别码、第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述第一固定通信单元；
所述第一固定通信单元还用于解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差；根据所述第一相位差与所述第二相位差计算信号传输所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二相位标识信号的传播速度计算出所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离；根据自己的位置信息以及所述第一移动通信单元与所述第一固定通信单元之间的距离计算出所述第一移动通信单元的位置信息。
在本发明所述的交通通信测距系统中，固定通信单元可以随时获知移动通信单元的位置信息。
下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明交通通信测距方法具体实施例1的流程图；
图2为本发明交通通信测距方法具体实施例2的流程图；
图3为本发明交通通信测距方法具体实施例3的流程图；
图4为本发明交通通信测距方法具体实施例4的流程图；
图5为本发明交通通信测距方法具体实施例5的流程图；
图6为本发明交通通信测距系统具体实施例1的结构示意图；
图7为本发明交通通信测距系统具体实施例2的结构示意图；
图8为本发明交通通信测距系统具体实施例3的结构示意图；
图9为本发明交通通信测距系统具体实施例4的结构示意图；
图10为本发明交通通信测距系统具体实施例5的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明交通通信测距方法具体实施例1的流程图，实施例1为本发明交通通信测距方法在公路5上的应用，在公路5上划分若干个通信小区，使这些通信小区能够交叉覆盖整个公路5的范围，同一个通信小区中所有固定通信单元和移动通信单元使用同一组扩频伪随机码序列资源作为通信小区地址识别码，每一个固定通信单元和移动通信单元也有独自的伪随机码序列作为自身的地址识别码，通信小区中的固定通信单元和移动通信单元进行码分多址双工通信，公路5中所有固定通信单元的位置是已知的，如图1所示，该实施例的包括以下步骤：
步骤101：固定通信单元31将固定通信单元31所在通信小区的小区识别码、请求测量与移动通信单元12之间距离的通信测距信号以及固定通信单元31的第一相位标识信号经调制后发送至移动通信单元12；
步骤102：移动通信单元12解调出所述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述移动通信单元12的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获得标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差；
步骤103：所述移动通信单元12根据所述通信小区的小区识别码将移动通信单元12的设备识别码、所述第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述固定通信单元31；
步骤104：所述固定通信单元31解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差；
步骤105：所述固定通信单元31根据所述第一相位差与所述第二相位差计算信号传输所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二 相位标识信号的传播速度计算出所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离；
步骤106：所述固定通信单元31根据自己的位置信息以及所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离计算出所述移动通信单元12的位置信息。
上述技术方案中，固定通信单元通过与本通信小区中的移动通信单元进行通信并鉴相测距可随时获知移动通信单元在公路上的位置信息。
图2是本发明交通通信测距方法具体实施例2的流程图，该实施例在实施例1的基础上，所述步骤106之后还包括：
步骤1071：所述固定通信单元31将所述移动通信单元12的位置信息调制后广播发送至所述通信小区中的所有移动通信单元；
步骤1072：所述移动通信单元12解调出所述移动通信单元12的位置信息，所述通信小区中的其他移动通信单元解调出所述移动通信单元12的位置信息，并根据自身的位置信息计算出与所述移动通信单元12之间的距离。
该实施例除具有实施例1的优点外，移动通信单元可获知本通信小区中其它移动通信单元的位置信息，并据此计算出两者之间的距离。
图3是本发明交通通信测距方法具体实施例3的流程图，该实施例在实施例2的基础上，所述步骤1072之后还包括：
步骤1081：固定通信单元32将固定通信单元32所在通信小区中的移动通信单元13的位置信息发送至固定通信单元31，所述固定通信单元31将所述移动通信单元13的位置信息调制后发送至移动通信单元12；
步骤1082：所述移动通信单元12解调出所述移动通信单元13的位置信息，并根据自身的位置信息以及所述移动通信单元13的位置信息计算所述移动通信单元12与所述移动通信单元13之间的距离。
该实施例除具有实施例1的优点外，移动通信单元将要进入下一个通信小区前可获知下一个通信小区中与本移动通信单元位置相邻的移动通信单元 的位置信息，并据此计算出两者之间的距离。
图4是本发明交通通信测距方法具体实施例4的流程图，该实施例在实施例1的基础上，
步骤101还包括：所述固定通信单元31将用于查询、控制所述移动通信单元12状态信息的查询控制指令调制后发送至所述移动通信单元12；
步骤102还包括：所述移动通信单元12解调出所述查询控制指令；
步骤103还包括：所述移动通信单元12将自身的状态信息调制后发送至所述固定通信单元31并根据查询控制指令修改自身的状态信息。
该实施例除具有实施例1的优点外，公路上的固定通信单元可随时得知本通信小区中移动通信单元的状态信息，同样也可以根据控制指令修改移动通信单元的状态信息。
图5是本发明交通通信测距方法具体实施例5的流程图，在该实施例中，每一段公路都设置有主控单元，利用主控单元对该段公路上的移动通信单元进行监控和管理，该实施例在实施例1的基础上，
步骤101之前还包括步骤101′：主控单元4发送用于查询、控制所述移动通信单元12速度信息的查询控制指令至所述固定通信单元31；
步骤101还包括：所述固定通信单元31将用于查询、控制所述移动通信单元12速度信息的查询控制指令调制后发送至所述移动通信单元12；
步骤102还包括：所述移动通信单元12解调出所述用于查询、控制所述移动通信单元12速度信息的查询控制指令；
步骤103还包括：如果所述移动通信单元12的速度超出所述查询控制指令预先设定的范围，移动通信单元12根据所述查询控制指令降低速度，并将降低速度后的速度信息调制后发送至所述固定通信单元31；
步骤106之后还包括步骤106′：所述固定通信单元31解调出所述移动通信单元12的速度信息，并发送所述移动通信单元12的速度信息至主控单元4。
在该实施例中，主控单元可以实时地获知行驶在该段公路上的移动通信单元的速度和位置，同样可以获知动通信单元的其他信息，如车牌号码、发动机号码等等，并可以控制移动通信单元修改自身的状态信息。
图6是本发明交通通信测距系统具体实施例1的结构示意图，包括移动通信单元12和固定通信单元31，移动通信单元12和固定通信单元31位于同一通信小区21中，移动通信单元12与固定通信单元31连接，固定通信单元31用于调制发出请求测量与移动通信单元12之间距离的通信测距信号、第一相位标识信号以及固定通信单元31所在通信小区的识别码，对第一相位标识信号与第二相位标识信号进行鉴相，并根据第一相位差和第二相位差计算出固定通信单元31与移动通信单元12之间的距离，根据固定通信单元31的位置信息以及所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离计算出所述移动通信单元12的位置信息；移动通信单元12用于调制发送移动通信单元12的设备识别码、第二相位标识信号至固定通信单元31，对第二相位标识信号与第一相位标识信号进行鉴相，调制发送第一相位差信息至固定通信单元31。
该实施例中固定通信单元31将固定通信单元31所在通信小区的小区识别码、请求测量与移动通信单元12之间距离的通信测距信号以及第一相位标识信号经调制后发送至移动通信单元12，移动通信单元12解调出所述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述移动通信单元12的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获得标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差，所述移动通信单元12根据所述通信小区的小区识别码将所述第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述固定通信单元31，所述固定通信单元31解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差，所述 固定通信单元31根据所述第一相位差与所述第二相位差计算由于信号传输所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二相位标识信号的传播速度计算出所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离，所述固定通信单元31根据自己的位置信息以及所述移动通信单元12与所述固定通信单元31之间的距离计算出所述移动通信单元12的位置信息。
上一实施例中还包括移动通信单元11，也位于通信小区21中，如图7所示，为本发明交通通信测距系统具体实施例2的结构示意图，移动通信单元11与固定通信单元31连接，用于接收并解调所述固定通信单元31广播发出的所述移动通信单元12的位置信息，并计算出所述移动通信单元11与所述移动通信单元12之间的距离。
该实施例中固定通信单元31将所述移动通信单元12的位置信息调制后广播发送至本通信小区中的所有移动通信单元，移动通信单元11接收并解调出移动通信单元12的位置信息，并根据自身的位置信息计算出与所述移动通信单元12之间的距离。
如图8为本发明交通通信测距系统具体实施例3的结构示意图，该实施例在交通通信测距系统具体实施例2的基础上增加了移动通信单元13和固定通信单元32，移动通信单元13和固定通信单元32位于通信小区22中，如图8所示，固定通信单元32与固定通信单元31连接，移动通信单元13与固定通信单元32连接，固定通信单元32用于发送移动通信单元13的位置信息至固定通信单元31。
该实施例中固定通信单元32发送移动通信单元13的位置信息至固定通信单元31，固定通信单元31将移动通信单元13的位置信息调制后发送至移动通信单元12，这样移动通信单元12就可获知其它通信小区中移动通信单元的位置信息。
如图9为本发明交通通信测距系统具体实施例4的结构示意图，该实施 例在交通通信测距系统具体实施例3的基础上增加了主控单元4，如图9所示，主控单元4与固定通信单元31和固定通信单元32连接，用于发送用于查询、控制移动通信单元状态信息的查询控制指令以及用于查询、控制固定通信单元状态信息的查询控制指令至固定通信单元31和/或固定通信单元32，接收固定通信单元31和/或固定通信单元32发送的移动通信单元的状态信息以及固定通信单元的状态信息。
如图10为本发明交通通信测距系统具体实施例5的结构示意图，该实施例在上一实施例的基础上，所述主控单元4为多个，主控单元4之间两两相互连接，每一主控单元4通过与它连接的固定通信单元监控公路上某一特定路段上的行驶的移动通信单元，所述主控单元(4)之间相互传递各自存储的移动通信单元的位置信息。
本实施例中的交通通信系统，多个主控单元组成一个更大的交通系统，主控单元之间可以相互传递各自所监控和管理的移动通信单元的信息。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种交通通信测距方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：第一固定通信单元(31)将第一固定通信单元(31)所在通信小区的小区识别码、请求测量与第一移动通信单元(12)之间距离的通信测距信号以及第一固定通信单元(31)的第一相位标识信号经调制后发送至第一移动通信单元(12)；
步骤2：第一移动通信单元(12)解调出所述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述第一移动通信单元(12)的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获得标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差；
步骤3：所述第一移动通信单元(12)根据所述通信小区的小区识别码将所述第一移动通信单元(12)的设备识别码、第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述第一固定通信单元(31)；
步骤4：所述第一固定通信单元(31)解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差；
步骤5：所述第一固定通信单元(31)根据所述第一相位差与所述第二相位差计算信号传输所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二相位标识信号的传播速度计算出所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离；
步骤6：所述第一固定通信单元(31)根据自己的位置信息以及所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离计算出所述第一移动通信单元(12)的位置信息。
2.根据权利要求1所述的交通通信测距方法，其特征在于步骤6之后还包括：
步骤71：所述第一固定通信单元(31)将所述第一移动通信单元(12)的位置信息调制后广播发送至所述通信小区中的所有移动通信单元；
步骤72：所述第一移动通信单元(12)解调出所述第一移动通信单元(12)的位置信息，所述通信小区中的其他移动通信单元解调出所述第一移动通信单元(12)的位置信息，并根据自身的位置信息计算出与所述第一移动通信单元(12)之间的距离。
3.根据权利要求2所述的交通通信测距方法，其特征在于步骤72之后还包括：
步骤81：第二固定通信单元(32)将第二固定通信单元(32)所在通信小区中的第二移动通信单元(13)的位置信息发送至第一固定通信单元(31)，所述第一固定通信单元(31)将所述第二移动通信单元(13)的位置信息调制后发送至第一移动通信单元(12)；
步骤82：所述第一移动通信单元(12)解调出所述第二移动通信单元(13)的位置信息，并根据自身的位置信息以及所述第二移动通信单元(13)的位置信息计算所述第二移动通信单元(13)与所述第一移动通信单元(12)之间的距离。
4.根据权利要求1-3任一所述的交通通信测距方法，其特征在于：
所述步骤1还包括：所述第一固定通信单元(31)将用于查询、控制所述第一移动通信单元(12)状态信息的查询控制指令调制后发送至所述第一移动通信单元(12)；
所述步骤2还包括：所述第一移动通信单元(12)解调出所述查询控制指令；
所述步骤3还包括：所述第一移动通信单元(12)将自身的状态信息调制后发送至所述第一固定通信单元(31)并根据查询控制指令修改自身的状态信息。
5.根据权利要求1-3任一所述的交通通信测距方法，其特征在于：
所述步骤1之前还包括：主控单元(4)发送用于查询、控制所述第一移动通信单元(12)状态信息的查询控制指令以及用于查询、控制所述第一固定通信单元(31)状态信息的查询控制指令至所述第一固定通信单元(31)；
所述步骤1还包括：所述第一固定通信单元(31)将用于查询、控制所述第一移动通信单元(12)状态信息的查询控制指令调制后发送至所述第一移动通信单元(12)；
所述步骤2还包括：所述第一移动通信单元(12)解调出所述用于查询、控制所述第一移动通信单元(12)状态信息的查询控制指令；
所述步骤3还包括：所述第一移动通信单元(12)将自身的状态信息调制后发送至所述第一固定通信单元(31)，并根据所述用于查询或控制所述第一移动通信单元(12)状态信息的查询控制指令修改自身的状态信息；
所述步骤6之后还包括：所述第一固定通信单元(31)发送所述第一固定通信单元(31)的状态信息、第一移动通信单元(12)的状态信息以及第一移动通信单元(12)的位置信息至主控单元(4)，并根据所述用于查询、控制所述第一固定通信单元(31)状态信息的查询控制指令修改所述第一固定通信单元(31)的状态信息。
6.一种交通通信测距系统，其特征在于包括第一固定通信单元(31)和第一移动通信单元(12)；
所述第一固定通信单元(31)，用于调制发出请求测量与第一移动通信单元(12)之间距离的通信测距信号、第一固定通信单元(31)的第一相位标识信号以及第一固定通信单元(31)所在通信小区的识别码；
所述第一移动通信单元(12)，与所述第一固定通信单元(31)连接，用于解调出所述小区识别码、所述通信测距信号以及所述第一相位标识信号，并将所述第一移动通信单元(12)的第二相位标识信号同所述第一相位标识信号进行鉴相，获取标识所述第二相位标识信号与所述第一相位标识信号的相位差值的第一相位差：根据所述通信小区的小区识别码将所述第一移动通信单元(12)的设备识别码、第二相位标识信号以及包含有所述第一相位差的回复信号调制后发送至所述第一固定通信单元(31)；
所述第一固定通信单元(31)还用于解调出所述第二相位标识信号与所述回复信号，并对所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号进行鉴相，得到标识所述第一相位标识信号与所述第二相位标识信号的相位差值的第二相位差；根据所述第一相位差与所述第二相位差计算信号传输所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离所产生的相位延迟，并根据所述相位延迟以及所述第一相位标识信号或所述第二相位标识信号的传播速度计算出所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离；根据自己的位置信息以及所述第一移动通信单元(12)与所述第一固定通信单元(31)之间的距离计算出所述第一移动通信单元(12)的位置信息。
7.根据权利要求6所述的交通通信测距系统，其特征在于还包括：
第三移动通信单元(11)，与第一固定通信单元(31)连接，用于接收并解调所述第一固定通信单元(31)广播发出的所述第一移动通信单元(12)的位置信息，并计算出所述第三移动通信单元(11)与所述第一移动通信单元(12)之间的距离。
8.根据权利要求7所述的交通通信测距系统，其特征在于还包括：
第二固定通信单元(32)，与第一固定通信单元(31)、第二移动通信单元(13)连接，用于发送第二固定通信单元(32)所在通信小区中的第二移动通信单元(13)的位置信息至第一固定通信单元(31)。
9.根据权利要求8所述的交通通信测距系统，其特征在于还包括：
主控单元(4)，与第一固定通信单元(31)、第二固定通信单元(32)连接，用于发送用于查询、控制移动通信单元状态信息的查询控制指令以及用于查询、控制固定通信单元状态信息的查询控制指令至第一固定通信单元(31)和/或第二固定通信单元(32)，接收第一固定通信单元(31)和/或第二固定通信单元(32)发送的移动通信单元的状态信息以及固定通信单元的状态信息。
10.根据权利要求9所述的交通通信测距系统，其特征在于：
所述主控单元(4)为多个，多个所述主控单元(4)之间相互连接，传递各自存储的移动通信单元的位置信息。
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