CN101369682B - 路面天线装置及其阵列 - Google Patents

Abstract

一种路面天线装置及其阵列，该装置包括一壳体，固定于地面上，其强度足以承受行驶于其上的车辆的压碾；至少一天线机构，置于该壳体内；和，至少一射频端口，设于该壳体上，各射频端口对应一天线机构，用以将该些天线机构与外部设备电连接；该阵列包括多个上述装置和一射频切换开关，该些装置横向地安装于车辆行使的路面中，和/或，纵向地安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间；该射频切换开关包括：至少一组射频连接端口；至少一公共信号端口，各公共信号端口对应一组射频连接端口；和，一控制端口，用以接收控制信号而选择性地将各组射频连接端口分别与一公共信号端口连通。可方便地构建其上设有电子标签的车牌的车辆管理应用系统。

Description

路面天线装置及其阵列

技术领域

本发明涉及信号装置，尤其涉及道路车辆的交通控制系统中的信号装置，特别涉及车辆识别用信号装置。

背景技术

在道路车辆的交通控制系统中，往往借助于设置与车辆上的电子设备与设置道路上的电子设备之间的联络，以实现有关交通控制管理，在车辆上的电子设备上通常包括电子标签，在道路上的电子设备相应地包括电子标签的读写器。如，中国专利CN1936966所公开的一种基于射频识别的高速公路车辆行驶路径识别系统，主要将主动式(Active)RFID技术应用于高速公路车辆路径识别系统中，系统可以向高速公路收费系统提供收费依据等作用。首先，在必要的高速公路的路径上安装RFID路侧标识站读写设备，当车辆进入高速公路收费口，车辆的司机会收到一个RFID主动式标签，RFID主动式标签被写入高速公路入口信息，司机把RFID主动式标签放到车辆里或挂放在车外，当车辆经过RFID路侧标识站读写设备时，RFID主动式标签首先被唤醒，该RFID主动式标签会把标签内的信息发送给RFID路侧标识站读写设备，或者RFID路侧标识站读写设备会把路侧标识站标识、当前时间等信息一并记录到RFID主动式标签里，当车辆离开RFID路侧标识站读写设备信号覆盖区域后，RFID主动式标签又进入休眠状态，RFID路侧标识站读写设备可以把读取到的RFID主动式标签信息通过有线或无线网络发送到应用服务器，当车辆驶出高速公路进入收费口，可以通过RFID主动式标签中记录的路径信息或者车辆所经过的RFID路侧标识站读写设备所发回的信息得出本车辆实际经过的高速公路的详细路径，从而达到精确识别并准确拆分的目的；又如，中国专利CN1862619所公开的一种基于射频识别技术的车辆超速自动监测系统及方法，系统包括射频识别标签、射频识别读取器、信息传输单元、监控中心计算机系统；射频识别标签存储车辆的信息，并设置在对应车辆上；射频识别读取器用于完成对车辆信息记录；射频识别读取器与信息传输单元连接并通过信息传输单元发送和接收信息，将信息发送到监测中心的计算机系统；监测中心计算机系统存储射频识别读取器发送来的信息并做相应处理，同时发送控制射频识别读取器的指令；再如，中国专利CN1670783所公开的一种基于射频识别的车辆交通监控系统，由射频识别电路、射频感应收发装置、通信网络、计算机车辆和交通管理中心组成，射频识别电路设置在车辆上；射频感应收发装置设置在路口或路面，用于读出每一经过车辆的射频识别电路中的数据，并通过通信网络把该数据发送给计算机车辆和交通管理中心。

然而，如何有效地在路口或路面等处构建道路上的电子设备，以配合车辆上设置的电子车牌，现有技术并没有给出较佳的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处，而给出一种新的道路上的电子设备结构，以很好地适应RFID技术在道路交通控制方面的应用需要。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，生产制造一种路面天线装置，一壳体，固定于地面上，其强度足以承受行驶于其上的车辆的压碾；至少一天线机构，置于该壳体内；和，至少一射频端口，设于该壳体上，各射频端口对应一天线机构，用以将该些天线机构与外部设备电连接。

在一个天线机构的时候，其构成外部设备发射/接收天线。

在两个天线机构的时候，射频端口的数目也为二，其中一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的发射天线，其中另一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的接收天线。

还可包括一调节机构，置于该壳体内，用以调节该些天线机构的姿态。

各天线机构包括一天线或天线阵列，该天线或天线阵列的覆盖范围是单向的，该天线或天线阵列的覆盖范围通过该调节机构予以调整。

该天线/天线阵列的方向指向位于路面天线装置旁侧的车辆的车牌，以配合车牌上的RFID(电子标签)工作，具体地有：

该路面天线装置可横向地置于车辆行驶的方向上的路面，来读写正面行驶过来的车辆车牌上的电子标签信息；这时，该壳体呈减速路障状，横向安装于车辆行使的路面中；该天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为纵向1米至6米、横向6米；或者，

该路面天线装置也可纵向地置于车辆行驶的方向上的车道旁或者两个车道之间的路面，来读写侧面行驶过来的车辆车牌上的电子标签信息；这时，该壳体呈分道标志状，纵向安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间；该天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为横向1米至6米、纵向6米；该扁锥体主轴偏向所要检测的道路方向呈5到75度，该偏向角度可以调节的。

该调节机构可以是手动的，如：设置多个不同位置的天线固定结构，通过调节天线/天线阵列所处的天线固定结构可调节天线/天线阵列的方向。

该调节机构也可以是自动的，如：设置一与所述天线/天线阵列相连的天线姿态控制装置，通过操控该天线姿态控制装置可调节天线/天线阵列的方向；这时，可在壳体上设置一天线姿态控制端口，用以将天线姿态控制装置与外部设备电连接。

进一步地，还可包括一车辆感应装置，于车辆经过该车辆感应装置时给出相应的感测电信号；和，一感应信号端口，用以将该车辆感应装置与外部设备电连接。该车辆感应装置可以是，但不限于：电感变化感应器、超声感应器、压力感应器、红外线感应器或光感应器。显然，通常用来进行车辆感应检测的线圈属于电感变化感应器。

该车辆感应装置可与天线平行放置并封装在同一外壳内，也可分开封装。该车辆感应装置可以和天线放在靠近的位置使用也可放在有一定间隔距离的同一地点使用，借助该车辆感应装置，可探测车辆的存在，通过探测到车辆的时间和读取到电子车牌的时间进行比对，可以判断有无带电子车牌的车辆驶过特定地点。

再进一步，多个上述结构的路面天线装置和一射频切换开关可构成一阵列，该些装置横向地安装于车辆行使的路面中，和/或，纵向地安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间；射频切换开关包括：至少一组射频连接端口，每组包含多个射频连接端口；至少一公共信号端口，各公共信号端口对应一组射频连接端口；和，一控制端口，用以接收控制信号而选择性地将各组射频连接端口分别与一公共信号端口连通；其中，该些路面天线装置的各射频端口分别与该射频切换开关中的一组射频连接端口中的一个射频连接端口电连接，该射频切换开关中的公共信号端口与外部设备电连接。

在一个天线机构的时候，其构成外部设备发射/接收天线，相应的切换，是针对单个天线机构进行。

而，在各所述路面天线装置包括两个天线机构和两个射频端口的时候，其中一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的发射天线，其中另一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的接收天线；相应的切换，是针对两个天线机构进行。

这种阵列结构，该些路面天线装置中的天线可以以不同的算法进行分时连接到同一外部设备，比如：读写器。

同现有技术相比，采用本发明的路面天线装置及其阵列，可以方便地构建其上设有电子标签的车牌的车辆管理应用系统。

附图说明

图1为本发明的路面天线装置实施例示意图；

图2为本发明的路面天线装置阵列实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步详述。

本发明的路面天线装置实施例，如图1所示，该路面天线装置1包括：一壳体11，可通过螺钉等固定件而固定安装于地面，其强度足以承受行驶于其上的车辆的压碾；一天线机构12，置于壳体11内；一调节机构13，置于壳体11内，用以调节天线机构12的姿态；和，一射频端口14，设于壳体11上，用以通过第一电缆16将天线机构12与外部设备电连接。

显然，针对实际的应用情况，该路面天线装置可以包括两个天线机构和两个射频端口，其中一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的发射天线，其中另一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的接收天线。这种收/发分别设置天线的方式，在配合被动式RFID工作时，相比于单一天线而言，效果会更好。

该壳体11为坝形，可以是类似于横向安置于路面的减速路障状，也可是类似于纵向安置于车道旁或两车道之间的分道标志状。

该天线机构12为单向天线，可以是单一的天线，也可以是天线阵列，对于天线阵列的情况，相比单一天线而言，外部设备需添置天线开关和开关控制来配合工作；调节机构13用以调节单向天线的方向，调节机构13可以是一自动机构，由承载天线12的受控台面133，天线姿态控制装置131和连接于受控台面133与天线姿态控制装置131之间的传动部分132组成，而在壳体11上设有第二端口15，用以通过第二电缆17将天线姿态控制装置131与外部设备电连接。

实际应用时，该单向天线的方向指向位于路面天线装置旁侧的车辆的车牌，以配合车牌上的RFID工作。

显然，由于内部置有天线，为了不妨碍天线的正常工作，在天线12的工作方向上，壳体11不能存在对电磁波传输的干扰。因而，该壳体11建议用高强度的橡胶或其它非导体材料制成，当然，在不妨碍天线工作的前提下，部分结构采用金属也是允许的。

上述的调节机构13的构成，也可以用其它的手动方式来替代，比如：设置多个不同位置的天线固定结构，通过调节天线所处的天线固定结构可调节天线的方向。

显然，还可设置一车辆感应装置，于车辆经过该车辆感应装置时给出相应的感测电信号；和，一感应信号端口，用以将该车辆感应装置与外部设备电连接。该车辆感应装置可以是，但不限于：电感变化感应器、超声感应器、压力感应器、红外线感应器或光感应器。显然，通常用来进行车辆感应检测的线圈属于电感变化感应器。

该车辆感应装置可与天线平行放置并封装在同一外壳内，也可分开封装。该车辆感应装置可以和天线放在靠近的位置使用也可放在有一定间隔距离的同一地点使用，借助该车辆感应装置，可探测车辆的存在，通过探测到车辆的时间和读取到电子车牌的时间进行比对，可以判断有无带电子车牌的车辆驶过特定地点。

如图2所示，本发明的路面天线装置阵列的一个实施例，其中，多个上述结构的路面天线装置1和一射频切换开关2可构成一阵列，该些装置部分是横向地安装于车辆行使的路面中，部分是纵向地安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间，其中三个纵向布置在两车道中间的路面天线装置1针对第一车道D1，另一个布置在第二车道D2旁的路面天线装置1针对该第二车道D2；该射频切换开关2包括：多个射频连接端口；一公共信号端口；和，一控制端口，用以接收控制信号而选择性地将多个射频连接端口中的一个与该公共信号端口连通；该些路面天线装置的射频端口分别与一射频连接端口电连接，该公共信号端口与外部设备3电连接。在该阵列中，车辆感应装置11是分离于路面天线装置1而设置的。

显然，针对该路面天线装置设有两个天线机构和两个射频端口的情况，可以用增多一射频切换开关实现，也可以用一带两组射频连接端口和两个公共信号端口来实现。其目的在于：用一个射频切换开关或一组射频连接端口及公共信号端口来实现发射天线的切换，用另一个射频切换开关或另一组射频连接端口及公共信号端口来实现接收天线的切换。

为了很好地与路面实际情况配合，横向安装于车辆行使的路面中的路面天线装置1，其壳体可以呈减速路障状，其内部的天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为纵向1米至6米、横向6米，也就是相当于一个纵向延伸5米、横向延伸一个车道；而，纵向地置于车辆行驶的方向上的车道旁或者两个车道之间的路面的路面天线装置1，其壳体可以呈分道标志状，其天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为横向1米至6米、纵向6米，也就是相当于纵向延伸5米、横向延伸一个车道。

本发明的路面天线装置及其阵列，可以广泛应用各种具电子车牌的车辆的管理，比如：

1、将该路面天线装置横向地置于车辆行驶的方向上的路面，可读写正面行驶过来的车辆车牌上的电子标签信息。

2、将该路面天线装置也可纵向地置于车辆行驶的方向上的两个车道之间的路面，可读写侧面行驶过来的车辆车牌上的电子标签信息。

3、在设定距离的不同位置设置多个路面天线装置，配合其它电子设备，可计算出被检测车辆的车速，结合该路段的限速要求，以判断是否超速。

4、在停车位上设置路面天线装置，配合其它电子设备，可判断特定的停车位上是否有车，以及所停放车辆的信息。

5、在各个车道上设置路面天线装置，配合其它电子设备，可判断特定的车辆的行驶动态，结合该路段的换道限制要求，以判断是否存在违章变道行驶。

6、在特定场合，如在加油站设置路面天线装置，配合其它电子设备，可将特定场合所能提供的服务，如加油站所能提供的加油服务与具特定身份信息的车辆相捆绑，而为具特定身份信息的车辆提供个性化服务。

当然，为了使本发明的路面天线装置及其阵列能够充分发挥作用，将横向放置的路面天线装置的天线的作用范围限定在一个车道内、将纵向放置的路面天线装置的天线的作用范围限定在一个车道或半个车道内是有必要的，而当一个路面天线装置不足以覆盖一个车道或半个车道(纵向放置时)，则可以采用多个路面天线装置的组合结构来实现，这时，外部电子设备将需要配置天线转换开关以及相应的开关控制机构，以做到用同一读写器来处理该多个路面天线装置。

以上所述之最佳实施例意在具体说明本发明的思路：在路面上，于类似减速路障状的壳体或类似于分道标志状的壳体内封装的天线而构成一路面天线装置，配合外接的设备用以读写行驶而过的车辆上的电子车牌的有关信息，进一步的，可将车辆感应装置封装于上述壳体内或布置于上述壳体附近，再进一步地，可将多个上述路面天线装置与一射频开关相结合而构成一阵列，以大大地简化其上设有电子标签的车牌的车辆管理应用系统的构建。本发明之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述设计思路，进行简单推演与替换，得到的具体的路面天线装置及其阵列，都属于本发明的实施。

Claims (8)

1.一种路面天线装置，包括：

一壳体，固定于地面上，其强度足以承受行驶于其上的车辆的压碾；

至少一天线机构，置于该壳体内；和

至少一射频端口，设于该壳体上，各射频端口对应一天线机构，用以将该些天线机构与外部设备电连接，

还包括一调节机构，置于该壳体内，用以调节该些天线机构的姿态；

各天线机构包括一天线或天线阵列，该天线或天线阵列的覆盖范围是单向的，该天线或天线阵列的覆盖范围通过该调节机构予以调整；

其特征在于：该调节机构包括一天线姿态控制装置，与该天线/天线阵列相连，用以调节该天线/天线阵列的覆盖范围；和一天线姿态控制端口，设于该壳体上，用以将该天线姿态控制装置与外部设备电连接。

2.如权利要求1所述的路而天线装置，其特征在于：天线机构的数目为二，射频端口的数目也为二，其中一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的发射天线，其中另一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的接收天线。

3.如权利要求1所述的路面天线装置，其特征在于：该壳体呈减速路障状，横向安装于车辆行使的路面中；该天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为纵向1米至6米、横向6米。

4.如权利要求1所述的路面天线装置，其特征在于：该壳体呈分道标志状，纵向安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间；该天线/天线阵列的天线覆盖范围为一扁锥体，在离地面10厘米到1.5米范围内的任何一个水平切面，该天线/天线阵列的半功率覆盖范围为纵向1米至6米、横向6米；该扁锥体主轴偏向所要检测的道路方向呈5到75度。

5.如权利要求1所述的路面天线装置，其特征在于：该调节机构包括多个不同位置的天线固定结构，该天线或天线阵列的覆盖范围的调节是通过使该天线/天线阵列在该天线固定结构中处于不同的位置来进行的。

6.如权利要求1至5任一所述的路面天线装置，其特征在于：还包括一车辆感应装置，该车辆感应装置包括电感变化感应器、超声感应器、压力感应器、红外线感应器或光感应器，于车辆经过该车辆感应装置时该感应器给出相应的感测电信号；和一感应信号端口，用以将该车辆感应装置与外部设备电连接。

7.一种路面天线装置阵列，其特征在于，包括：

多个路面天线装置，横向地安装于车辆行使的路面中，和/或，纵向地安装于车辆行使的路面旁/两个车道之间，各路面天线装置包括：

一壳体，固定于地面上，其强度足以承受行驶于其上的车辆的压碾；

至少一个天线机构，置于该壳体内；

至少一个射频端口，设于该壳体上，各射频端口对应一天线机构；

以及

一射频切换开关，包括：

至少一组射频连接端口，每组包含多个射频连接端口；

至少一公共信号端口，各公共信号端口对应一组射频连接端口；和

一控制端口，用以接收控制信号而选择性地将各组射频连接端口分别与一公共信号端口连通；

其中，该些路面天线装置的各射频端口分别与该射频切换开关中的一组射频连接端口中的一个射频连接端口电连接，该射频切换开关中的公共信号端口与外部设备电连接。

8.如权利要求7所述的路面天线装置阵列，其特征在于：

各所述路面天线装置包括：两个天线机构和两个射频端口，设于该壳体上，各射频端口对应一天线机构，其中一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的发射天线，其中另一天线机构及对应的射频端口构成该外部设备的接收天线；

所述射频切换开关包括两组射频连接端口和两公共信号端口。

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