CN104517443B - 具有同步功能的车辆通行检测装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有同步功能的车辆通行检测装置及系统，该系统包含有分设在不同车道的多个车辆通行检测装置，各车辆通行检测装置具有一通信单元、一射频天线及一GPS接收器，其中，各GPS接收器接收卫星信号而输出一致的卫星频率信号给通信单元，藉此，所有车辆通行检测装置可参考该卫星频率信号而达到精准时间同步，克服现有利用软件与硬件校正时同步不佳与成本昂贵的问题。

Description

具有同步功能的车辆通行检测装置及系统
技术领域
本发明关于一种用于检测车辆通行的装置及系统，尤指一种可达到精准同步功效的车辆通行检测装置及系统。
背景技术
请参考图4所示，当有车辆进入无线射频信号(RF)的检测范围A时，该车辆通行检测装置71-74根据由车辆回传的信号来识别每台车辆的信息，例如可在车辆上设置一车上单元(OBU)，当车上单元接收无线射频信号(RF)时自动回传本车的信息给车辆通行检测装置71-74。在每个车道51-54上方的衍架60可再加装多台前、后摄影装置以获取行驶在该车道51-54上的车辆影像，利用获取到的车辆影像执行影像辨识作业以辅助辨识车辆信息，得到更加精确的结果。
各车辆通行检测装置71-74在发射无线射频信号时，为了避免与相邻的车辆通行检测装置71-74产生信号重叠、干扰而影响通信，会使用分时(TDM)、分频(FDM)的控制模式，此控制模式要求所有车辆通行检测装置71-74彼此间必须有精确的时间同步，才能在正确的时间控制不同的车辆通行检测装置71-74交替发射无线射频信号。
目前达成前述时间同步要求的技术，可分为软件校时及硬件校时两种作法。软件校时必须先将所有车辆通行检测装置71-74通过相同的网络通信接口(如Ethernet、RS-485)互相串行或并列连接，利用软件程控所有车辆通行检测装置71-74进行时间校时。但采用此种作法时，网络传输具有线路传输慢、传输质量不稳等许多不确定性，因此无法达到较为精确的同步要求，通常无法满足时间分辨率低于10ms的要求。
若是采用硬件校时，则是在每个车辆通行检测装置71-74内部加入一同步校时电路。此方式虽然可以达到精确的同步效果，但同步校时电路的电路复杂、成本高，而且会大幅度消耗该车辆通行检测装置71-74其内部控制器(CPU)的资源。
发明内容
为了解决目前软件校时其精准度不佳及硬件校时电路复杂的缺点，本发明的一目的是提供一种具有同步功能的车辆通行检测装置，可利用GPS接收器所提供的精准卫星频率信号(1PPS)，达到与其它车辆通行检测装置时间同步的效果。
为达成前述目的，本发明具有同步功能的车辆通行检测装置，包含有：
一种具有同步功能的车辆通行检测装置，应用于检测车道上的行驶车辆，其特征在于，所述具有同步功能的车辆通行检测装置包含：
一通信单元，负责发射一无线射频信号与接收由行驶车辆回传的信号；
一射频天线，连接该通信单元，用于收发该无线射频信号与车辆回传的信号；
一GPS接收器，连接该通信单元的一输入端，提供一卫星频率信号给该通信单元，该通信单元根据该卫星频率信号与其它具有同步功能的车辆通行检测装置产生一致的时间参考基准。
该通信单元内部具有一通信时钟，该通信时钟根据该卫星频率信号校正本身输出的一时钟信号。
本发明的另一目的提供一种具有同步功能的车辆通行检测系统，该具有同步功能的车辆通行检测系统包括：
多个车辆通行检测装置，供分别设置在不同车道，其中，各车辆通行检测装置对应检测对应车道上的行驶车辆且包含有：
一通信单元，负责发射一无线射频信号与接收由行驶车辆回传的信号；
一射频天线，连接该通信单元，用于收发该无线射频信号与车辆回传的信号；
一GPS接收器，连接该通信单元的一输入端，提供一卫星频率信号给该通信单元，令通信单元根据该卫星频率信号与其它车辆通行检测装置产生一致的时间参考基准；
其中，该多个车辆通行检测装置区分为至少两个群组，不同群组的车辆通行检测装置依据该卫星频率信号所提供的时间基准，交替分时运作以检测车道上的行驶车辆。
各通信单元内部具有一通信时钟，该通信时钟根据该卫星频率信号校正本身输出的一时钟信号。
各通信单元发射的无线射频信号其中心频率为5.8GHz。
该多个车辆通行检测装置是依据所属的车道位置区分为单数车道群组及偶数车道群组。
由于GPS接收器是参考卫星的信号而输该卫星频率信号，不同GPS接收器的卫星频率信号彼此间已具有精准的时间同步，故单一车辆通行检测装置可根据本身的卫星频率信号与其它车辆通行检测装置的卫星频率信号获得一致的时间基准，以此，不需额外设计复杂昂贵的硬件同步电路，即以相对较低的成本在不同车辆通行检测装置之间实现精准分时模式作业。
附图说明
图1A、图1B：多车道道路上装设本发明车辆通行检测系统，并在不同时间进行感测的示意图。
图2：本发明单一个车辆通行检测系统的电路方块图。
图3：不同GPS接收器其卫星频率信号同步示意图。
图4：在多车道道路上装设车辆通行检测系统的俯视平面示意图。
具体实施方式
以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参考图1A、图1B，在多个车道11-14上方的衍架20上装设有多个本发明的车辆通行检测装置31-34，其中，各车辆通行检测装置31-34发射无线射频信号(RF)以检测对应车道11-14上的车辆通行状态。该车辆通行检测装置31-34采用分时(time division multiple access，TDM)模式及分频(frequency division multiple access，FDM)模式操作，因此在同一时间内使用不同的通信频率，或是在不同的时间使用相同的通信频率，皆不会产生相互干扰；例如图1A、图1B即表示在不同的时间，切换选用不同群组的检测车道，在第一时间(如t0，t2，t4...)选用单数车道11、13的群组，在第二时间(如t1，t3，t5...)选用偶数车道12、14的群组，实现分时模式作业。
前述TDM与FDM两种模式为已知技术，本案中不再赘述。惟使用分时模式时，本发明的车辆通行检测装置31-34彼此之间可达到精确的时间同步效果，在时间能够精准同步的基础上，可以使相异群组的车道在准确的时间点交替轮流运作，避免信号发生干扰。
请参考图2所示，本发明中各个车辆通行检测装置31-34的内部至少包含有一通信单元41、一射频天线42、一GPS接收器43。
该通信单元41负责发射无线射频信号及接收自车辆回传的信号，本实施例中该通信单元件41的信号以ISM频段为例，其中心频率为5.8GHz，操作频段5725MHz～5850MHz。该通信单元41本身具有一通信时钟410，可产生一时钟信号。通信单元41便是根据该时钟信号决定于何时进行信号收发作业。
该射频天线42连接该通信单元41，负责收发无线射频信号及车辆回传的信号。
该GPS接收器43连接该通信单元41的一输入端，提供一卫星频率信号(1PPS)给通信单元41。其中，该GPS接收器43内部本身已具有一卫星时钟接收器，可接收来自卫星100的信号并以每秒输出一个脉冲信号(pulse)，形成该卫星频率信号(1PPS)。
请参考图3，因为不同GPS接收器43所产生的卫星频率信号彼此之间即具有精准的时间同步效果，其精准度可达纳秒(ns)等级，而车辆通行检测装置31-34的运作仅需以毫秒(ms)等级的精准度便能满足分时模式作业所需，本发明即利用GPS接收器43所产生的卫星频率信号作为所有车辆通行检测装置31-34的时间同步参考基准。
当不同的车辆通行检测装置31-34利用本身的卫星频率信号达到时间同步之后，可利用该卫星频率信号作为内部的中断信号，以中断信号校正本身的通信时钟410，使得各个车辆通行检测装置31-34具有一致的时间参考基准，当彼此的时间参考基准相同时，该车辆通行检测装置31-34便根据自己所属为单数或偶数车道，在第一时间或第二时间交替运作，实现准确的分时感测。
综上所述，本发明利用该GPS接收器其标准卫星频率信号可获得精准的时间基准，克服既有利用软件校时线路传输慢与传输质量不稳的问题，亦不需额外设计复杂且成本昂贵的硬件同步电路，即可在不同车辆通行检测装置实现时间同步。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用于限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有同步功能的车辆通行检测装置，应用于检测车道上的行驶车辆，其特征在于，所述具有同步功能的车辆通行检测装置包含：
一通信单元，负责发射一无线射频信号与接收由行驶车辆回传的信号；
一射频天线，连接所述通信单元，用于收发所述无线射频信号与行驶车辆回传的信号；
一GPS接收器，连接所述通信单元的一输入端，提供一卫星频率信号给所述通信单元，所述通信单元根据所述卫星频率信号与其它具有同步功能的车辆通行检测装置产生一致的时间参考基准。
2.根据权利要求1所述具有同步功能的车辆通行检测装置，其特征在于，所述通信单元内部具有一通信时钟，所述通信时钟根据所述卫星频率信号校正本身输出的一时钟信号。
3.一种具有同步功能的车辆通行检测系统，其特征在于，包含：
多个车辆通行检测装置，分别设置在不同车道，其中，各车辆通行检测装置对应检测对应车道上的行驶车辆且包含有：
一通信单元，负责发射一无线射频信号与接收由行驶车辆回传的信号；
一射频天线，连接所述通信单元，用于收发所述无线射频信号与行驶车辆回传的信号；
一GPS接收器，连接所述通信单元的一输入端，提供一卫星频率信号给所述通信单元，令通信单元根据所述卫星频率信号与其它车辆通行检测装置产生一致的时间参考基准；
其中，所述多个车辆通行检测装置区分为至少两个群组，不同群组的车辆通行检测装置依据所述卫星频率信号所提供的时间基准，交替分时运作以检测车道上的行驶车辆。
4.根据权利要求3所述具有同步功能的车辆通行检测系统，其特征在于，各通信单元内部具有一通信时钟，所述通信时钟根据所述卫星频率信号校正本身输出的一时钟信号。
5.根据权利要求3或4所述具有同步功能的车辆通行检测系统，其特征在于，各通信单元发射的无线射频信号其中心频率为5.8GHz。
6.根据权利要求3或4所述具有同步功能的车辆通行检测系统，其特征在于，所述多个车辆通行检测装置是依据所属的车道位置区分为单数车道群组及偶数车道群组。
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