CN102713659A - 车辆存在的检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测移动的车辆（72）的存在的装置，所述装置包括：-适于在一定的发射方向范围内发射电磁场的发射天线（3），其中，所述发射天线（3）安装在所述车辆（72）上，-用于接收所述电磁场的至少一个接收天线（73），其中，所述接收天线（73）安装在所述车辆（72）的轨道上，-连接至所述接收天线（73）的检测器装置（91，93），其适于根据所述接收天线（73）接收到的所述电磁场的接收场强度生成检测信号，其中，所述发射天线（3）发射的电磁场的发射场强度是发射方向的函数，其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度和最小强度，并且其中，所述检测器装置（91，93）适于在接收天线（73）接收到所述发射天线（3）发射的电磁场的最大强度或最小强度的情况下检测到所述车辆（72）的存在。

Description

车辆存在的检测

本发明涉及用于检测行驶车辆，尤其是有轨车辆的存在的装置和方法。具体而言，所述有轨车辆可以是轻轨车辆（例如，有轨电车）。

具体而言，诸如铁轨车辆、单轨车辆、无轨电车以及通过其他措施（例如，其他机械措施、磁措施、电子措施和/或光学措施）在轨道上引导的车辆的有轨车辆需要电能实现轨道上的推进以及辅助系统的运转。有轨车辆，尤其是用于公共客运的车辆通常包括与沿轨道的线路导体（例如，电轨或架空线）发生机械接触和电接触的集电器。采用由外部轨道或线路提供的电能使车辆的系统运转。

有轨电车以及其他本地或者区域性列车通常通过市内架空线工作。然而，尤其是在城市的有历史的地方，不希望存在架空线。另一方面，地下或者近地导电轨会带来安全问题。

从轨道向车辆进行感应能量传送，即，生成电磁场又受到与EMC（电磁兼容性）相关的限制的影响。一方面，电磁场可能与其他技术装置发生干扰。另一方面，人和动物不应当永久性地暴露于电磁场下。至少，必须观察相应的场强的限值。

可以采用沿车辆的行进路径连续延伸的电导体装置生成用于向车辆提供能量的电磁场。然而，其将在没有车辆存在的地方生成场。因此，可以将所述装置分成段，所述段可以独立于彼此工作。具体而言，本发明涉及一种按照单独工作的段划分的装置。一种优选的将车辆周围与所述装置的各个段生成的电磁场屏蔽开的方式是只有在所述段被车辆充分覆盖的情况下才使所述段工作。

所述车辆包括用于接收电磁场并生成因感应导致的电压的接收器。诸如拾波线圈或线圈装置的接收器优选位于车辆的车身的下面，接近处于车辆下面的所述段。为了确保所述段只有在受到车辆的充分覆盖时才工作，必须非常精确地知道车辆在轨道上的位置。具体而言，应当非常精确地知道车辆的一个或多个接收器的位置。可以根据有关所述车辆或者（一个或多个）接收器的位置的信息使所述段通电或断电。

轨道上的车辆可以以不同的速度行驶。例如，有轨电车的最大速度处于10到30m/s的范围内。这意味着，位置检测的延迟将导致不确定性，其可能导致段的通电或断电过早或过晚。

安装在车辆上的用于检测位置的装置或元件都可能受到外界影响，例如，风、尘土、温度变化、水、冰、雪或者与撞击物体的碰撞。此外，所述车辆位置检测系统应当可靠地在具有相当高的电磁辐射水平的环境下工作。具体而言，这样的电磁辐射不应导致错误位置检测。此外，所述位置检测系统应当只对由所述段提供能量的车辆敏感。

可以将激光束用于准确的位置检测，因为激光束不会发生显著分叉。然而，用于检测激光束的光学装置和激光器装置易于受到碎片、冰、雪以及其他周围影响的影响。

现有的近程式传感器，包括基于电容技术、电感技术、霍耳效应和超声波技术的传感器都快速且精确，但是无法在不同的车辆和车辆类型之间做出区分。除了安装到应当由所述段提供能量的车辆上的信号源之外的任何信号源都可能触发位置检测。类似地，重量和金属探测器也不会只对由所述段提供能量的车辆敏感。典型的RFID（射频识别装置）在局部分辨率方面，尤其是在低车辆速度下不够精确。将检测位于相对较宽的局部范围内的任何RFID标签。此外，所述位置检测系统对RFID标签的存在的响应也太慢了。

诸如GPS（全球定位系统）的基于卫星的位置检测系统能够做到相当准确，但是响应时间太长，而且可能发生干扰位置检测的情况。

本发明的目的在于提供上文描述的类型的能够对行驶车辆进行鲁棒、快速、精确的车辆位置检测的装置和方法。优选地，只有在由轨道一侧无接触动力系统提供能量车辆处于预定位置或位置范围内时，才应当生成车辆位置检测信号。具体而言，“位置”是指沿一个或多个车辆的轨道的位置。

本发明的基本思想在于采用适于沿不同方向发射辐射的电磁辐射源，但是辐射强度包括最大值或最小值。具体而言，所述最大或最小强度可以是由所述源发射的电磁场的场强的全局或局部极值。

就最大值而言，最大值优选是全局最大值，这意味着所述源不会沿任何其他方向发射相同或更高强度的辐射。所述最大值优选处于强度大于零的窄方向范围内。在这种情况下，所述的窄范围是由具有零强度的方向界定的。

就最小值而言，所述最小值优选是局部最小值，这意味着还可能存在其他的强度甚至低于所述最小值的方向。所述最小值优选处于一个窄的方向范围内，所述方向所具有的强度小于界定了所述窄范围的具有最大强度的方向。

如果按照包括所述源和用于接收电磁场的接收器的截面测量，那么所述窄范围的宽度优选小于20度。所述角度优选小于17度。如果将所述源安装在车辆车身的下侧，并且所述窄范围达到地面，那么位于地内或者地上的接收器能够以高位置分辨率检测到车辆的位置。在这一例子中，上述截面是包括源和接收器的垂直面，其中，所述面沿前进方向延伸。

所述源发射电磁场的频率优选处于射频辐射的范围内（大约3kHz到300GHz）。所述电磁场的对应波长范围为大约100km到1mm。

特别是在射频电磁场的情况下，所述源可以是天线，即，在施加交变电压时发射电磁场的导电结构。所述一个或多个接收器也可以是天线。“天线”一词不限于诸如偶极天线的单个导电元件。例如，该词还包括一组偶极天线或者其他导电元件。

优选将所述源安装到车辆上，而所述一个或多个接收器则相对于车辆的轨道固定。这种解决方案有助于检测车辆在预期位置的存在。具体而言，所述位置检测需要对所述一个或多个接收器生成的信号进行评估，并将所述评估结果或者将所述接收器生成的信号传送至车辆位置检测装置。

此外，可以利用所述位置检测结果执行其他步骤，例如，对生成用于为车辆提供能量的电磁场的导体装置的段通电或断电。而且，如果接收器是相对于轨道固定的，那么可以更快、更可靠地执行所有的这些步骤。但是，也可能所述源是相对于轨道固定的，并且所述车辆包括至少一个用于接收所述狭窄的最大值或最小值的接收器，从而通过车辆上的装置执行对接收到的最大值或最小值的检测，并将对应的检测结果传送至相对于轨道固定的装置。可以通过无线通信执行这一传送。例如，可以将检测结果从车辆以触发段的通带或断电的信号的形式传送至轨道。

采用沿对应的方向具有最大或最小强度的电磁场具有下述优点：

可以采用不受天气、尘土和碰撞物体影响的鲁棒装置执行电磁场，尤其是射频波段内的电磁场的生成和探测。例如，可以采用由不会显著吸收电磁场的材料构成的盖保护天线。可以设计为使所述盖的材料特性能够抵御预期的影响。

对接收器天线生成的信号的评估快速并且可靠。可以采用易于应用的标准技术执行对电流的评估和传送以及对接收器天线生成的电压的评估。例如，将接收器天线的输出电压作为时间的函数进行监测，如果所述电压对应于所述最大或最小强度，那么判断车辆抵达了预期位置。可以预先确定对应的电压值或者所述的作为时间的函数的电压或者对其进行训练，从而能够可靠地检测到接收器接收到的最大或最小强度。

例如，假定采取有轨电车的典型车辆速度，并且假定所述有轨电车在通电时将完全覆盖所述段，那么位置判定的位置误差将小于100mm。此外，应当在50ms内执行所述位置判定系统对接收器生成的信号的评估以及所述评估结果向控制所述段的通带和断电的装置的传输。可以采用所述射频场的最大值或最小值检测满足这些要求。

此外，在采用对特定频率范围敏感的天线和探测器时，处于其他频率上的电磁辐射不影响位置检测系统。此外，可以采用射频辐射传送编码信号，从而将所述源发射的编码信号识别为车辆位置检测信号，但是任何其他电磁波都不会触发车辆位置检测，在下文中将对此予以详细说明。

频率处于10MHz以上的射频波尤其适用于精确的位置检测的目的，因为其波长短。此外，射频波可以通过调制具有高传输速率的载波而承载数据。换言之：数据传输的带宽宽。其允许对加密或编码信息进行传输，与此同时不会对接收器中的场强的快速检测以及对加密或编码信息的快速识别造成负面影响。

例如，可以将发射天线连接至用于控制所述发射天线的操作的控制装置，其中，对所述发射天线发射的电磁场进行调制，使之携带预定信息（加密或编码信息），并且其中，只有在所述至少一个接收天线在接收到所述最大或最小强度的同时接收到预定信息的情况下，所述检测器装置才检测到车辆的存在。所述预定信息可以是数字信息，也可以是其他类型的信息。

发射天线的一个例子是喇叭形天线，例如，其发射处于20到30GHz的范围内的射频波。下文将描述例子。这样的喇叭形天线能够以处于1MHz的范围内的数据速率传输数据。

其他的适于本发明的发射天线的例子为偶极子天线和环形天线。这些类型的天线通常发射具有瓣形（lobe-shaped）发射特征的电磁辐射（其强度是三维空间内的发射方向的函数），其中，两个瓣的对称轴相互对准，并且指向相反的方向。因此，能够在垂直于所述对称轴的方向观察到所发射的电磁场的最小强度。如果车辆经过所要检测的位置，那么这些最小值方向之一的取向优选朝向接收器。偶极子天线是一种包括在工作时具有两个相反的极的导电结构的天线。环形天线是包括至少一个导体环的天线，即，所述天线的导体围绕形成所述环的内侧区域的区域延伸。在下文中将描述包括这样的发射天线，并且还包括接收器的装置的例子。

具体而言，用于检测行驶车辆的存在的本发明的装置可以包括：

-适于在一定发射方向范围内发射电磁场的发射天线，其中，所述发射天线将安装在所述车辆上，

-用于接收所述电磁场的至少一个接收天线，其中，所述接收天线将安装在车辆的轨道上，

-检测器装置，其连接至所述接收天线，并且适于依据所述接收天线接收到的电磁场的接收场强度生成检测信号，

其中，所述发射天线发射的电磁场的发射场强度是发射方向的函数，其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度和最小强度，并且其中，所述检测器装置适于在所述接收天线接收到所述发射天线发射的电磁场的最大强度或最小强度的情况下检测到车辆的存在。

因此，如果发射天线的预定发射方向打在了接收器的辐射敏感接收区上，那么将检测到车辆的存在。

“发射方向的函数”这一短语是指所发射的场强可以根据所发射的电磁场的发射方向而变化。

可以将所述检测器装置通过电连接连接至所述接收天线。例如，所述检测器装置可以连续或者重复地检测所述接收天线因入射电磁辐射而生成的电压。此外，所述检测器装置可以任选包括适于提取采用电磁场从所述发射天线传送至所述接收天线的数据的单元，倘若这样的数据根本就是被传送过去的话。例如，所述检测器装置可以包括用于对接收天线接收到的编码信号进行解码的单元。比较单元可以对解码信号进行比较，或者可以直接将编码信号与预期的信号或代码进行比较，如果所述解码信号或者编码信号对应于预期的信号或代码，那么可以判定所述信号是预期的车辆或预期类型的车辆发射的。因而，这样的检测器装置能够识别出所述电磁场是由预定类型的车辆或者特定车辆的发射天线发射的，例如，只有在所述检测器装置判断接收到的电磁场是由预定类型的车辆或者特定车辆发射的才输出起动信号。所述起动信号可以由另一装置接收，该装置在接收到所述起动信号时将使上文描述的类型的段通电或断电。所述的另一装置可以对将电源线连接至所述段的逆变器或开关进行控制，所述段在通电时将生成电磁场。

根据一个具体实施例，在车辆的轨道上沿车辆的行进方向一个接一个地布置至少三个接收天线，其中，将所述检测器装置连接到每一接收天线，其中，所述检测器装置适于评估每一接收天线接收的接收场强度，并且其中，所述检测器装置适于由所述至少三个接收天线接收到的场强确定取决于沿所述轨道的位置的有关接收场强度的信息。

对所述多个接收天线中的每者接收的接收场强度的评估提高了车辆位置检测的可靠性和/或精确度。具体而言，如果处于另两个接收天线之间的中间位置的接收天线接收的强度大于相邻的两个天线的接收到的强度，那么可靠地检测到了最大强度。

然而，在检测最低强度的情况下包括至少三个接收天线的装置尤为有用。在这种情况下，如果所述至少三个接收天线中的第一个接收天线和所述至少三个接收天线中的第三个接收到了比所述至少三个接收天线中的处于所述第一个接收天线和第三个接收天线之间的第二个接收天线更大的场强，那么检测器装置判断正在经过轨道上的预期位置。

此外，提出了一种检测车辆的存在的方法，其中：

-对安装到车辆上的发射天线进行控制，从而在发射方向的范围内发射电磁场，其中，所发射的电磁场的场强是发射方向的函数，并且其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度和最小强度，

-当车辆在轨道的预定区域内行进，因而所发射的电磁场入射到了接收天线上时，采用安装在车辆的轨道上的至少一个接收天线对接收电磁场进行接收，

-采用连接至所述接收天线的检测器装置根据接收天线接收到的场强检测车辆的存在，

其中，如果接收天线接收到发射电磁场的最大或最小强度，那么所述检测器装置将检测到车辆的存在。

所述方法的实施例的特征对应于本说明书中描述的装置的实施例。在专利的权利要求中定义了所述方法的一些实施例。

一般而言，位置检测相当于对行驶车辆在预期的位置存在的检测。所述的预期位置对应于上文描述的情况，其中，所述的预定发射方向朝向接收天线的辐射敏感接收区。

如上所述，在一定的发射方向范围内发射所述发射电磁场，其中，所述电磁场的场强是发射方向的函数，并且其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度和最小强度。这一发射方向优选是指车辆的而不是指轨道的。优选通过某种方式设定发射天线的位置和取向，从而在车辆的发射天线（进而在车辆的存在区分的部分）处于预定的预期位置时使最大强度或最小强度入射到接收天线上。具体而言，所述车辆可以通过这样一种方式经过接收天线的位置，即，使所述预定方向与接收天线的中线或另一区分方向（distinguished direction）对准。例如，所述中心线或者其他区分方向可以是所述接收天线的具有最高灵敏度的方向。

在任何情况下，所述检测器装置和所述至少一个接收天线的结合都适于检测接收天线是否接收到了最大强度或者最小强度。这种情况是所要检测的预期情况或预期状态，即，检测器装置可以输出指示车辆存在的信号。在所有其他情况或状态下，检测器装置都不会检测到所述存在。

将所述至少一个接收天线安装在车辆的轨道上。“轨道”一词包括在车辆行驶时保持静止的所有部分和材料。例如，可以将接收天线安装到铁道的铁轨构造（例如，铁轨的枕木）上，或者可以将其掩埋到地里（例如，嵌入到轨道的混凝土材料内）。因此，“相对于车辆的轨道固定”是“安装到轨道上”的同意短语。

具体而言，本发明涉及从沿轨道布置的电导体装置向在轨道上行进的车辆传递能量的系统，这一传递是在车辆和所述导体装置之间不存在电接触的情况下进行的。所述导体装置承载生成相应的电磁场的交变电流，所述电磁场用于向车辆传递能量。

例如，所述导体装置位于所述轨道内和/或所述轨道下面，例如，处于车辆行进的地面下。然而，本发明还包括所述导体装置的至少一部分处于轨道的侧向（sideways）的情况，例如，在所述轨道处于乡村或隧道内时。流经所述导体装置的交变电流的频率可以处于5-100kHz的范围内，尤其处于10-30kHz的范围内，例如，优选为20kHz左右。

所述导体装置包括多个连续的段，其中，每一段沿车辆的行进路径的不同部分延伸。所述连续的段中的每者包括至少一条用于传输所述交变电流的相的相线，以生成交变电磁场。将相邻的连续段的用于传输所述交变电流的同一相的相线相互串联。这样的串联连接减少了使所述段工作所需的电部件或电子部件的数量。具体而言，减少了逆变器和电缆的数量。

例如，有三个交变电流相，相应地，每一段内有三条相线。通常，流过不同相线的电流的相移可以是120度。然而，本发明也涵盖具有一个或两个相，或者具有三个以上的相的装置。

此外，所述装置还包括用于向所述段提供电能的电源。所述电源线可以是直流（DC）或者交流（AC）电源线。就AC电源线而言，要将所述交变电流转换成所述导体装置的预期交变电流。就DC电源线而言，要对所述直流进行逆变，即，需要逆变器将所述电源线传输的直流转换成所述导体装置的交变电流。将所述转换器或逆变器连接至处于两个相邻的连续段之间的每一接口，由此使电源线与所述相邻的连续段的相线连接。在下文中，采用“开关装置”作为所述转换器、逆变器和其他开关装置的通用表达。

此外，连接所述电源线和所述相线的开关装置可以通过某种方式工作，从而使所述导体装置的预期区段（包括一个或者不只一个所述连续区段）工作（产生磁场），而其他区段不工作（不生成电磁场）。如果只有当车辆在行进路径的相应区域内行驶时段才工作，那么能够节省能量，而且能够容易地满足EMC要求。换言之，本发明的优选实施例的原理在于，优选在必要的地方，在必要的时间局部生成交变电流。

例如，沿行进路径的段的长度比车辆沿行进方向的长度短，而且只有在车辆已经占据了所述段的延伸所沿着的行进路径的相应区域的情况下，所述段才工作。就铁路车辆而言，“占据”是指车辆在所述段的延伸所沿着的铁轨上行驶。优选地，只有在所述车辆完全占据行进路径的相应区域的情况下，所述段才工作。例如，铁路车辆比所述段长（沿行进方向），因而如果从所述段的中心来看，行驶的车辆的前端和末端都驱动于所述段的限制之外。因此，可以在车辆的用于接收传送的能量的接收装置进入所述段的延伸所沿着的行进路径的区域内时之前使所述段开启（即，通过所述段的交变电流开始流动）。

就DC电源线而言，采用逆变器作为开关装置。典型地，所述逆变器包括两个相互串联的用于所述导体装置中的交变电流的每一相的电可控半导体开关（绝缘栅双极晶体管）。所述逆变器通过对开关进行重复的开关操作生成交变电流。这一逆变器的制造和操作技术在实践当中是公知的。

将参考附图描述本发明的例子和其他实施例，附图示出了：

图1示意性地示出了在轨道上进行的铁路车辆，其中，所述轨道设有用于向车辆传送电磁场能量的导体装置，

图2铁路车辆的截面图和铁路车辆的轨道的部分，其中，所述截面图的平面是垂直面，其中，行进方向垂直于所述平面，

图3喇叭形天线的发射特征，

图4将与发射电磁场一起传送至接收天线的编码数据的数据帧的例子，

图5具有朝下的发射天线的铁路车辆的部分的侧视图，其中，示意性地示出了相对于轨道固定安装的接收天线，

图6与图5所示的侧视图类似的侧视图，其中，将沿行进方向一个接一个地排布的三个接收天线的装置固定安装到车辆的轨道上。

图1示出了铁路车辆162，例如，有轨电车。车辆162包括两个位于车辆的车顶上的蓄能器163a、163b。例如，蓄能器163可以是常规的电池和/或电容器。用于接收电磁场，并通过感应将所述场转化成电能的拾波器161位于车辆162的底部。图1的示意图内的行进方向是从左向右或者从右向左。

如车辆162的下面所示，导体装置沿车辆162的轨道延伸。所述导体装置包括一系列连续的段157。图1示出了六个连续的段157a-157f。在两个相邻的连续段（例如，段157b、157c或者段157d、157e是相邻的连续段）之间的每一接口处，将逆变器152连接至所述两个相邻的连续段中的每者的相线。图1示出了五个逆变器152a-152e。所述相线位于相应的逆变器152的交流侧。在直流侧，将每一逆变器152连接至DC电源，所述电源包括两条处于不同电势上的电源线141a、141b。由中央DC电源151向所述DC电源线馈电。尽管这里描述的具体实施例包括DC电源，但是作为替代也可以采用AC电源。在这种情况下，通过对应的转换器或者通过开关装置代替逆变器。

此外，控制信号线158也沿车辆162的轨道延伸。每一逆变器152包括连接至所述控制信号线158的控制信号节点。例如，所述控制信号线158可以是数据总线，每一逆变器152可以包括对应的总线控制器，其用于通过数据总线接收消息，以及任选地通过数据总线向其他装置发送消息。可以为每一逆变器152分配单独的地址，这样总线控制器就能够识别出包括所述地址的数据包，并且可以采用所述包的内容按照与其他逆变器152的操作相协调的方式控制相应逆变器的操作。

作为例子，接收天线（其可以位于逆变器152d的位置，即，位于段157d和157e之间的接口处）可以检测到，车辆162的发射天线已经抵达了预期位置（例如，处于段157d和157e之间的接口处的位置）的垂直上方位置。因此，逆变器152d和152c通过某种方式工作，从而使段157d通电，因此生成电磁场。

但是，图1所示的导体装置只是一个例子。或者，可以不使所述的连续段直接相互连接。在这种情况下，可以通过单个逆变器将每一段连接至电源线。根据另一代替方案，所述电源线可以不是直流线，其可以是交流线。

图2所示的铁路车辆62包括安装到铁路车辆62的下面的发射天线3。发射天线3发射的电磁场的取向沿竖直方向朝下。这意味着所述竖直发射方向包括发射电磁场的最大强度或者最小强度。

如果行进的车辆62抵达了所述竖直方向与相对于轨道固定安装的接收天线5的竖直方向相吻合的沿轨道的位置，那么能够通过评估接收天线5生成的信号检测到所述最大或最小强度。

然而，使所述最大值方向或者最小值方向处于竖直方向内不是强制性的。例如，所述最大值方向或者最小值方向可以相对于竖直方向产生一定角度的倾斜，所述角度处于0到20度之间的范围内。在这种情况下，还优选使所述接收天线相对于最高灵敏度的方向发生倾斜。一般而言，使所述发射天线和接收天线通过某种方式发生倾斜，从而使接收天线在车辆处于对应的预定位置时接收到最大或者最小强度。因此，所述最小或最大强度的检测可以使能够生成由车辆的拾波器接收的电磁场的段通电或断电。

优选地，通过只有在车辆完全覆盖了段时，才使所述段通电的方式来选择所述预定位置。为了实现这一目的，所述轨道包括至少两个具有不同的预定位置的接收天线。选择第一预定位置，从而在车辆抵达所述预定位置时对所述段通电，选择第二预定位置，从而在车辆抵达所述第二预定位置时对所述段断电。

如果所述段足够短（沿行进方向），从而使车辆总是覆盖至少三个连续段，那么由接收天线接收到的最大或最小强度的检测能够触发一个段的通电，并且能够同时触发另一个段的断电。例如，如果图1所示的车辆162向右行驶，那么一旦车辆162的前端抵达了逆变器152d，就使段157d接通（或者通电）。同时，可以采用与触发段157d的通电的同一触发信号关闭段157b。

图3示出了发射天线的发射特征。将这一发射特征设计为沿Y方向生成最大强度。图3的图示出了四个瓣11、12、13、14。所述发射特征还包括另外两个具有沿Z方向的取向的瓣，在图3中没有示出，因为Z方向垂直于图3的图像平面。

更准确地说，图3示出了四个瓣11、12、13和14的截面。每一瓣相对于对称方向旋转对称。就瓣11而言，这一对称方向为Y方向。其他瓣中有一个，即瓣14也相对于Y方向旋转对称，但是其指向与瓣11的方向相反。所述辐射的起始点是X轴、Y轴以及Z轴的割点，图3未示出。具体方向内的强度与从所述割点到与所述瓣的轮廓的交点的连线的长度成正比。因此，从所述割点沿Y方向向右的连线对应于具有图3所示的发射特征的电磁场的最大强度。

图4示出了具有12位21-32的数据帧。如图4所示，每一位可以具有值“0”或“1”。然而，所述位21-32中的一些的值可以是预定的并且是固定的，因而能够对数据帧进行识别。

从左开始向右，第一个具有值“1”的位21是所述数据帧的四个起始位21、22、23、24中的一个。所述四个起始位21-24的值是固定的。第二个起始位22的值为“0”。第三个起始位23的值为“1”，第四个起始位24的值为“0”。第五个位25是第一个数据位。根据所要传送的数据，这一位25可以具有值“0”或“1”。第六个位26具有固定值“1”。其作用在于将第一个数据位25与作为第七位的第二个数据位27分离开。根据所要传送的消息，第二个数据位26可以具有值“0”或“1”。第二个数据位26之后跟随着另一位28，其将第二个数据位27与第三个数据位29分离开。所述第三个数据位29还是可以具有值“0”或“1”。这一第三个数据位29的后面跟随着另一具有固定值“1”的位30。接下来跟随的位31是校验位，这意味着，其可以根据对应于数据位25、27、29的值的三位信息的奇偶性而具有值“0”或“1”。因而，可以采用所述校验位检测到所述三位消息中的不一致性。最后一位32是具有固定值“1”的停止位。

可以在发射天线发射的射频载波上容易地调制这样的采用十二位数据帧的三位消息。优选地，可以通过发射天线持久性地发射另一编码信号的数据帧，这意味着将连续不断地重复所述编码信号。就图4所示的数据帧而言，一旦完成了数据帧的发射就再次发射相同的数据帧。但是，所述调制方法未必是使所发射的电磁场的具体时间间隔对应于单个数据帧的调制。然而，连接至接收天线的检测装置能够对接收信号解码或解密，从而能够恢复所发射的数据帧或其他编码信号。

对载波的调制是数据传送系统领域已知的，因此这里不再对其详细描述。

可以采用具有24GHz的频率的载波以1MHz的频率传输图4所示的十二位数据帧。因此，能够仅在36μs内就接收到这样的十二位帧。因此，有可能检测到接收天线接收到的最大或最小强度，并在36μs加上相应的数据处理时间内判断预期的车辆或者预期类型的车辆是否发射了所述最大或最小强度。只有在接收到的最大或最小强度是由这样的预期车辆或预期类型的车辆发射出的时候，才生成触发段的通电或断电的识别信号。

图5示出了车辆72的前端部分。示出了固定到车辆72的下面的发射天线的发射特征。与图3所示的发射特征类似，图5所示的发射特征包括多个瓣81、82、83。瓣81具有沿竖直方向取向指向下方的对称方向。通过Y形符号示意性地示出的相对于车辆72的轨道固定的接收天线73对取向处于从上向下延伸的方向内但未必竖直的接收电磁场敏感。

在图5所示的情况下，对应于瓣81的最大强度的电磁场最大强度入射到接收天线73上。因此，连接至接收天线73的检测装置91接收到对应于接收到的最大强度的最高电压，通过（例如）与被所述最高电压超过的预定阈值进行比较而检测到所述最高电压，并将识别信号输出至连接至检测装置91的控制装置93。所述控制装置93可以是逆变器或者其他开关装置的控制装置，例如，其可以是图1所示的逆变器152之一的控制装置。因此，所述识别信号可以触发用于将能量传送至车辆72的段的通电或断电。对于（例如）喇叭形天线而言，在由两条发散的直线和两个箭头指示的小的方向范围内发射图5所示的瓣81，瓣81的窄范围可以具有小于20度的角度，例如，具有70度的角度（两条发散的直线之间的角度）。

图6示出了与图5类似的图。但是，处于车辆72的下侧的发射天线的发射特征与图5相比不同。所述发射特征包括两个对称轴的取向处于水平方向内的瓣101和103。如处于所述发射特征的底部的两条发散的直线所示，在由从上向下延伸的发射方向构成的一个非常小的范围内向下发射最小强度。可以定义接收天线装置51、52、53接收的强度的阈值，从而使处于所述窄方向范围内的强度小于所述阈值。在实践当中，可以预定电压阈值，以替代强度阈值。如果所述三个接收天线的中间的一个52因入射电磁场生成的电压低于预定电压阈值，并且如果所述两个相邻的接收天线51和53生成的电压高于同一预定阈值或者高于另一个更高的预定阈值，那么检测到最小强度的接收，因而可以生成对应的识别信号。

将接收天线51、52、53连接至执行最小强度检测的检测装置111。将检测装置111连接至识别装置，在检测到最小值的情况下其将所述最小检测信号输出至所述识别装置。或者，检测装置111可以只检测信号强度，并且可以（例如）将对应的电压输出至所述识别装置93。可以不采取单个检测装置111，而是将每一接收天线51、52、53连接至单独的检测装置。

与图5所示的装置相比，图6所示的这种装置使得位置检测的位置分辨率得到了提高。例如，可以将所述偶极天线或波瓣天线作为发射天线。例如，可以使这一天线以40.68MHz的载波频率工作，该频率是用于无许可证的工业、科学或医疗数据传输应用的频率。例如，可以采用所述载频以1MHz的数据速率传送图4所示的三位消息。如果图6所示的非常窄的发射方向范围处于1到3度的范围内，优选为2度，那么能够实现7MHz的位置检测的位置分辨率。例如，用于接收所述十二位数据帧的时间可以与上文所述相同，即36μs。

可以将用于检测最小强度的接收的三个或更多接收天线实现为承载于单个载体材料上的天线结构，例如，所述单个载体材料可以是用于承载电路或电子电路的电路板。使所述多个接收天线沿行进方向一个接一个地布置。可以将所述接收天线的装置描述为天线的序列或链，其中，所述序列或链的第一个元件和最后一个元件只有一个相邻天线，而所有的中间的天线都具有两个相邻的天线。因此，可以采用每一中间的天线检测最小强度，可以采用所述序列或链中的相邻天线或其他接收天线证实所述中间天线接收到的信号强度明显小于所述相邻天线或其他天线接收到的信号强度。可以将上文所述的采用一个阈值或两个阈值的门限判据应用到所述序列或链中的三个以上的接收天线上。但是，作为该过程的替代，也可以采用验证相邻天线接收到的强度明显更高的过程。例如，可以确定中间天线接收到的场强和相邻天线接收到的场强之间的差，并使之与所述差的阈值进行比较。如果所述差大于所述差值阈值，那么可以证实最小强度的检测。

可以保护所有的天线、即发射天线和接收天线不受障碍物的影响，因为电磁波能够容易地穿过可以用作天线的覆盖材料的非吸收材料。

Claims (11)

1.一种用于检测移动车辆（62，72，162）的存在的装置，所述装置包括：

-适于在一定的发射方向范围内发射电磁场的发射天线（3），其中，所述发射天线（3）将安装在所述车辆（62，72，162）上，

-用于接收所述电磁场的至少一个接收天线（5），其中，所述接收天线（5）将安装在所述车辆（62，72，162）的轨道上，

-检测器装置（91，93），连接至所述接收天线（5）并且适于根据所述接收天线（5）所接收到的所述电磁场的接收场强度生成检测信号，

其中，所述发射天线（3）发射的所述电磁场的发射场强度是所述发射方向的函数，其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度和最小强度，并且其中，所述检测器装置（91，93）适于在所述接收天线（5）接收到所述发射天线（3）发射的所述电磁场的所述最大强度或最小强度的情况下检测到所述车辆（62，72，162）的存在，其中，将至少三个接收天线（51-53）沿所述车辆（62，72，162）的行进方向一个接一个地布置到所述车辆（62，72，162）的轨道上，其中，将所述检测器装置（111）连接至所述接收天线（51-53）中的每一个，其中，所述检测器装置（111）适于评估所述接收天线（51-53）中的每一个接收到的所述接收场强度，并且其中，所述检测器装置（111）适于由所述至少三个接收天线（51-53）接收到的所述场强来确定取决于沿所述轨道的位置的有关所述接收场强度的信息。

2.根据前述权利要求所述的装置，其中，所述函数包括沿所述预定发射方向的最小强度，并且其中，如果所述至少三个接收天线（51-53）中的第一个接收天线（51）和所述至少三个接收天线（51-53）中的第三个接收天线（53）接收到了比所述至少三个接收天线（51-53）中处于所述第一个接收天线（51）和第三个（53）接收天线之间的第二个接收天线（52）更大的场强，那么所述检测器装置（111）确定所述车辆（62，72，162）正在经过所述轨道上的预期位置。

3.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，将所述发射天线（3）连接至用于控制所述发射天线（3）的操作的控制装置，其中，对所述发射天线（3）发射的所述电磁场进行调制以承载预定信息，并且其中，只有在所述信息是与所述最大强度或最小强度同时被所述至少一个接收天线（5）接收到的情况下，所述检测器装置（91，93）检测到所述车辆（62，72，162）的存在。

4.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述发射天线（3）发射的所述电磁场的频率处于射频辐射的范围内，优选处于10MHz到100GHz的范围内。

5.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述装置适于为多个车辆（62，72，162），尤其是为有轨车辆（62，72，162）提供电能，其中：

-所述装置包括用于生成交变电磁场并且由此向所述车辆（62，72，162）传送电磁能的轨道侧电导体装置，

-所述导体装置包括多个连续的段（157），其中，每一段（157）沿所述车辆（62，72，162）的行进路径的不同部分延伸，

-所述连续的段（157）中的每者包括至少一条用于承载生成所述交变电磁场的交变电流的相的相线，

-所述连续的段（157）中的每者与至少一个开关装置（152）结合，以用于开启和关闭所述段（157）中的所述交变电流，

-对于每一段（157），将根据前述权利要求之一所述的至少一个接收天线（5）安装在所述轨道上，

-使每一段（157）的每一所述开关装置（152）与连接至根据前述权利要求之一所述的检测器装置（91，93）的控制装置结合，将所述检测器装置（91，93）连接至所述段的对应开关装置（152）。

6.根据前述权利要求所述的装置，其中，所述控制装置适于以如下方式来控制一个或多个所述开关装置（152）的操作：如果所述段的所述接收天线（5）接收到所述车辆（62，72，162）上的所述发射天线（3）发射的所述电磁场的所述最大强度或最小强度，则接通或关闭所述导体装置的对应段内的所述交变电流。

7.一种检测车辆（62，72，162）的存在的方法，其中：

-对安装在所述车辆（62，72，162）上的发射天线（3）进行控制，从而在一定的发射方向范围内发射电磁场，其中，所发射的电磁场的场强是所述发射方向的函数，并且其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最大强度或最小强度，

-当所述车辆（62，72，162）在轨道的预定区域内行进，因而发射电磁场的部分入射到所述接收天线（5）上时，使用安装到所述车辆（62，72，162）的所述轨道上的至少一个接收天线（5）对所接收的电磁场进行接收，

-使用连接至所述接收天线（5）的检测器装置根据所述接收天线（5）接收的所述场强检测所述车辆（62，72，162）的存在，

其中，如果所述接收天线（5）接收到所发射的电磁场的所述最大强度或最小强度，则所述检测器装置检测到所述车辆（62，72，162）的存在，其中，将至少三个接收天线（51-53）沿所述车辆（62，72，162）的行进方向一个接一个相互靠近地布置在所述车辆（62，72，162）的所述轨道上，其中，将所述检测器装置连接至每一所述接收天线（51-53），其中，所述检测器装置对每一所述接收天线（51-53）接收的所述场强进行评估，并且其中，所述检测器装置由所述至少三个接收天线（51-53）接收的所述场强来确定作为沿所述轨道的位置的函数的接收电磁场强度的相关信息。

8.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述函数包括处于预定发射方向上的最小强度，并且其中，如果所述至少三个接收天线（51-53）中的第一个接收天线和所述至少三个接收天线（51-53）中的第三个接收天线接收到比所述至少三个接收天线（51-53）中的处于所述第一个接收天线和第三个接收天线之间的第二个接收天线大的场强，则所述检测器装置确定车辆（62，72，162）正在经过所述轨道上的预期位置。

9.根据前述方法权利要求之一所述的方法，其中，对所述发射天线（3）进行控制，从而按照调制方式发射电磁场，以承载预定信息，并且其中，只有在所述信息是与所述最大强度或最小强度同时被所述至少一个接收天线接收到的情况下，所述检测器装置（91，93）才检测到车辆（62，72，162）的存在。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述发射天线（3）发射的所述电磁场的频率处于射频辐射的范围内，优选处于10MHz到100GHz的范围内。

11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，通过执行所述方法向多个车辆（62，72，162），尤其是向有轨车辆（62，72，162）提供电能，其中：

-通过轨道侧电导体装置生成交变电磁场，从而向所述车辆（62，72，162）传送电磁能，

-所述导体装置包括多个连续的段（157），其中，每一段（157）沿所述车辆（62，72，162）的行进路径的不同部分延伸，

-所述连续的段（157）中的每者包括至少一条用于承载生成所述交变电磁场的交变电流的相的相线，

-使所述连续的段（157）中的每者与至少一个开启和关闭所述段中的所述交变电流的开关装置（152）结合，

-对于每一段，至少一个接收天线用于所述段的范围内的所述轨道上，

-根据所述检测器装置的检测结果来控制每一段的每一所述开关装置（152），

-以如下方式控制一个或多个所述开关装置（152）的操作：如果所述段的所述接收天线接收到所述车辆（62，72，162）上的发射天线（3）发射的所述电磁场的所述最大强度或最小强度，则接通或关闭所述导体装置的对应段内的所述交变电流。

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