CN1050670C - 数据信号双向传输的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种在静止装置与车辆装置之间双向传输数据信号的方法，其中静止装置发出预定频率的信号，车辆装置特别是按半被动脉冲转发器原理发送回所发出用至少一个调制频率调制过的信号，静止装置接收所发回的信号，并对其进行评价以确定所传输的数据，这样就可以根据通信信号确定车辆的车速，具体作法是将所收到的两边带的调制频率与原先发出的信号的预定频率联系起来，并从有关两边带调制频率的频差获取有关车辆的车速信息。
Description
本发明涉及在静止装置与车辆装置之间双向传输数据信号的一种方法，该方法是由静止装置发送出预定频率的信号，车辆装置特别是根据半被动脉冲转发器原理收回所发出的用起码一个调制频率调制过的信号，静止装置则接收该收回的信号并对其进行评价以确定所传输的数据。本发明还涉及实施这种方法的静止装置。
驾驶讨论发表的研究报告集“路面交通中先进的遥测技术”(1991年第1卷)在PAMELA工程方面提出了在车道边的信标与车辆之间用主动和半被动脉冲转发器进行微波范围的数据交换的作法。在此过程中，数据是借助于调幅信号的所谓下行链路中从信标传输到车辆装置的发信和收信部分的。数据从车辆至信标的传输是根据脉冲转发器原理以上行链线的方式进行的。在该方案中，信标发送未经调制的载波信号，由车辆装置接收该信号。这个收到的信号用准备发送出去的数据调制，再次由信标装置接收下来。
大家知道，借助于单边带混频器(镜像抑制混频器)可以将信标再次收到的信号转换成基带信号，而且必要时，只评价一个边带来确定来自车辆的数据。
车辆与静止装置之间的这种数据通讯可用来收集指导交通的有关数据，用来具体指定交通路线、计算应付的使用费等等。
在许多应用场合中，有时出于某种原因需要获得取汽车速度的信息。在综合性的交通管理中，有时也出于某种原因而需要确定交通是畅通无阻抑或处于拥挤不通的状态。为借助信标而与各种车辆进行通信联系时，有时出于某种原因需要根据检测出的车速确定应优先处理与这些车辆的通信，使各车辆有充分的通信时间可以利用。若采用电气控制的天线进行通信，则只要对准好天线就可以跟踪行驶中的车辆，这时可以利用车速信息作为跟踪手段。最后，车速信息可与路面状况信息项目联系起来，必要时当检测出车速超过规定时给车辆发出警告。
大家知道，测定车辆的车速可以用雷达、光障或插入路面的感应回路测出。在所有这些情况下，所需要的费用都不低，这妨碍了大批测定车辆车速作法的实施。
在用较简单的装置在交通监督站测定车辆车速这个问题的基础上，本说明书开头所述的那种方法，按照本发明，具有这样的特点，即将所收到的在两个边带中的调制频率与原先发出的信号的预定频率联系起来，并从有关两边带调制频率差中求出有关车辆的车速信息。
本发明是基于寻找由静止装置发出的并经多普勒频移，并以预定频率从车辆上接收下来的信号。经车辆装置调制过的频率到静止装置的传送进一步引起多普勒频移。这个频移具有使调制频率与原先发出的频率的间距在一个边带比另一个边带小。按照本发明测出这个频差，并用其作为表示车辆车速的量度值。鉴于两边带频率在各情况下都频移了两倍多普勒频频率，且频移是在一个边带中离原先预定频率进行，在另一个边带中朝向该频率进行，因而调制频率在上下边带中与原先预定频率的间距相差四倍多普勒频率。与总是只有一个大小为多普勒频率两倍的频差作为测量信号的复杂的雷达法相比，本发明的方法不仅节约了大量开支，而且提高了测量的灵敏度。这可用来提高测量精确度或缩短测量时间。
所收到的调制频率最好是下变换成基带而且测出下变换成基带的各调制频率之间的频差。
在本发明的一个实施起来简单的最佳实施例中，对来自上边带和下边带的信号进行计数以求出上下边带频率间距的频差。在本方法中，最好令一个定时器当在一个边带中达到预定计数值时开始计数，当在另一个边带中达到预定目标值时停止计时。测出的时间可用本技术领域行家们熟知的方法与车辆的车速联系起来。
根据本发明方法的静止装置包括：一个预定频率信号的发射装置；一个接收装置，用以接收响应信号，该响应信号是通过用至少一个数据传输频率调制所发出的信号形成的；一个混频装置和一个评价装置，用以确定所发送的数据，按照本发明，其特征在于，接收装置所收到信号的两边带通过采用原来发出的信号的预定频率在混合装置中混合，且评价装置用以确定两边带信号之间的频差。在本电路装置中，混频装置适当地采用单边带混频器，在混频器的输出端下变频至基带的调制频率分别出现在两边带中。
确定频差的装置最好是两个边带信号中的脉冲的计数装置。
在一个最佳实施例中，计数装置由带连接的计数器的一些过零检测器构成。在此方案中，当计数器达到预定计数值时，一个脉冲发生器就适当产生控制脉冲。在此方案中，脉冲发生器可以是一个比较器，比较器的其中一个输入端可加上计数器的计数值，另一个输入端可加上基准信号。于是给两个边带产生的控制脉冲可用来分别使某一个定时器接通和断开。该定时器恰当地连接有用以将测出的时间转换成车辆车速的计算装置。
下文参看附图中所示的实施例更详细地说明本发明的内容。附图中：
图1示出了作为静止装置的信标与车辆之间进行的数据通信的示意图；
图2示出了用以说明以时分多路复用的形式进行通信的示意图；
图3示出了信标的发射/接收装置和车辆的发射/接收装置的功能方框图；
图4示出了用以说明在附图(脱漏部分)方案中各不同位置产生的信号；
图5示出了用以在信标处确定速度的装置的方框图。
图1和图2说明信标1 2的收发装置11与车辆14的车辆装置13之间的通信。
通信在时间上是交替而同时协调地在下行链路和上行链路上进行的。图2示出了上行链线UL和下行链路DL交替进行的情况，在各情况下用比上行链路阶段更长的时间作为下行链路阶段。
在下行链路中，数据由信标12的收发装置11传送到车辆装置13。数据传输是通过调幅(移幅键控即ASK)进行的，这是大家所周知的，因而这里不再详细说明。
在上行链路中，收发装置11发出固定频率预定的恒幅信号。按照当前的标准，该信号的频率约为5.8吉赫。该信号为车辆装置13所接收，并按半被动脉冲转发器原理用待发回的数据加以调制。该数据调制在载波边带中以调频(频移键控FSK)或相位调制(相移键控PSK)的形式进行。如此经调制的信号又再次为信标12的收发装置11所接收。所收到的信号在收发装置11中经过评价，就可确定出车辆所发送出的数据。
图3和图4示出了上行链路阶段的这种通信。
在此阶段，振荡器15产生预定频率fT的恒定输出信号，该信号的频谱1如图4a所示。该输出信号传到发射天线16，由该天线将信号作为预定固定频率的连续信号(CW)发射出去。此信号由车辆装置13的收发天线17所接收。由于车辆14移动，因而天线17所收到的信号其频率不再是fT而是fT+fD，即频移了多普勒频率。
车辆装置13含有存在存储器中的数据，在上行链路期间发送到信标12。相位或频率调制发生器18即根据这些数据进行控制，以产生调制器19的调制控制信号。在图4所示的实施例中，频率用两个频移频率f1、f2调制，其频谱2如图4b中所示。这时在调制器19的输出端出现已调制的信号，该信号由所收到的载波频率fT+fD和频移频率组成，频移频率配置得在两边带中对称于载波频带fT+fD，如图4C中的频谱3所示。如此已调制的信号由收发天线17发射出去，被装置11的接收天线20所接收。由于车辆14在该发射过程中也相对于信标12移动，因而频谱3整个是经过多普勒频移，且被接收天线20作为图4d所示的频谱4所接收。
所收到的频谱4借助于单边带混频器21与原来的传输频率fT混频。这个混频过程使得下边带LSB(图4e)获得f1-2fD和f2-2fD的频率，上边带USB获得f1+2fD和f2+2fD的频率。因此，上边带和下边带向下转换的频率之间的频差在各情况下都为4fD。
装置11中配备有解调器22供获取所传输的数据之用，所传输的数据可以在解调器22的输出端处提取。
图5示出了评价下边带LSB与上边带USB各自的下变频频率之间的频差的一个实施例。
单边带混频器21上加有(如在图3中已说明的那样)接收天线20所收到的射频信号RF和振荡器15的输出信号L0。下边带LSB和上边带USB的下变频信号在各情况下传到一个过零检测器23、23′。过检测器23、23′与对过零进行计数的计数器24、24′之间连接有门电路25、25′。该电路由测定时间控制器26、26′控制。控制器26、26′接收从通信控制器取得的启动信号，如图2中所示。测定时间控制器26、26′还可以使只有过零情况发送给计数器24、24′，该计数器在各情况下都在较窄的时隙内，时隙间隔则从周知的频移频率f1、f2取得。这样可以抑制在这些时隙之外的噪声信号的噪声。
数据信号在上边带USB和下边带LSB中本来相同的过零由计数器24、24′加以计数。计数器24、24′的计数值传到比较器27、27′，基准信号发生器28的基准号即可以加到比较器27、27′的另一个输入端。
若车辆14在数据通信过程中驶向信标12，则上边带USB中的频率比下边带LSB中的频率略为高一些。在此情况下，计数器24会比对低边带LSB中的过零进行计数的计数器24′更早达到基准号。达到基准号时，比较器27、27′产生输出脉冲，作为定时器29的控制信号经测定时间控制器26、26′发送出去。在本电路装置中，比较器27的控制脉冲用作定时器29的启动信号，同时由比较器27′的控制脉冲使定时器停下来。
定时器29测出的时间表示达到预定基准计数值的时差，是车辆14速度的量度。
图5中所示的电路可以制成简单的数字芯片，且适宜集成以形成集成电路。
Claims (11)
1.一种在静止装置(11)与车辆装置(13)之间进行双向数据信号通信的方法，其中静止装置(11)发出预定频率(fT)的信号，车辆装置(13)特别是按半被动脉冲转发器原理发回该发出的用至少一个调制频率(f1、f2)调制过的信号，静止装置(11)接收所发回的信号并对其进行评价以确定所发射的数据，其特征在于，将所收到的在两个边带(USB，LSB)中的调制频率与原先发出的信号的预定频率(fT)混频，并从两个边带中(USB，LSB)的有关的频差中获取有关车辆(14)的车速信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对来自上下边带(USB，LSB)信号的脉冲进行计数以评价其频差。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在一个边带(USB)中达到某预定计数值时，定时器(29)开始计数，当在另一个边带(LSB)中达到该预定计数值时，定时器(29)停止计数，且将测出的时间与车辆的车速相互联系起来。
4.一种为实施权利要求1所述的方法的静止装置，该装置包括：预定频率(fT)信号的发射装置(15，16)；接收装置(20)，用以接收通过用至少一个用以发射的数据的频率调制所发出的信号形成的响应信号；混频装置(21)和评价装置(22)，用以确定所发射的数据，其特征在于，在混频装置(21)中，接收装置(20)所收到的信号的两边带(USB，LSB)都用原发出信号的预定频率(fT)进行混频来解调，且该评价装置是个用以确定两边带信号之间的频差的装置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，混频装置是个单边带混频器(21)，混频器(21)的输出端分别出现有两边带的经下变换成基带的调制频率(f1，f2)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，频差确定装置是个计数装置，用以对两边带(USB，LSB)中信号中的脉冲进行计数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，计数装置都由与计数器(24，24’)相连接的过零检测器(23，23’)构成。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于脉冲发生器(27)，该脉冲发生器用以在计数装置达到预定的计数值时产生控制脉冲。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，脉冲发生器是个比较器(27，27’)，比较器(27，27’)的一个输入端可加上计数装置的计数值，另一个输入端可加上基准信号。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所产生的两边带(USB，LSB)的控制脉冲可分别用以接通或断开定时器(29)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，计算装置，该计算装置与定时器(29)相连接，用以将测出的时间转换成车辆速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |