CN107650915B - 安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使设置于高速公路收费站的路边设备基站周边的接收光束方向与车辆终端接收方向相同的方式设置一个以上的车辆终端天线，选择具有最好的接收电力的天线的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，本发明包括：室内镜外罩部，通过支架附着于车辆；天线板，安装于上述室内镜外罩部的后部面，用于排列对路边基站收发信号的多个收发天线进行排列；按钮及外部活动输入部，用于选择天线的运用模式；以及信息处理模块，设置于上述室内镜外罩部的内部，通过上述收发天线与路边基站收发信号，对基于电子收费系统的收费进行处理，上述信息处理模块在上述多个收发天线中选择接收信号大小最大的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理。

Description

安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置
技术领域
本发明涉及在借助路边基站(RSE)与车辆终端(OBE)之间的专用近距离通信(DSRC，Dedicated Short Range Communication)技术进行连接来自动支付费用的电子收费系统(ETCS，Electric Toll Collection System)中的车辆终端天线的方向控制，并涉及以符合路边基站(RSE，Road Side Equipment)天线的光束方向的方式调节车辆终端天线的方向的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置。
背景技术
电子收费系统为通过在路边设备与车辆终端之间借助专用近距离通信进行无线连接来进行电子支付费用的智能交通系统(ITS，Intelligent Trasport System)服务的一种。
路边设备以仅对每个车道线提供服务的方式设置于每个车道线，为了限制与相邻车道线之间的干扰，使用限制路边设备天线的输出及水平、垂直方向的光束图案的指向性天线。以在车道线设置支架并最大程度覆盖车辆通过的区域方式在收费站设置路边设备。
通过收费站的车辆需使车辆终端天线朝向可最大程度接收从路边设备天线放射的能量的方向，反之，会发生通信错误。
通常，为了解决车辆终端设置于车辆前面而妨碍驾驶人员的视野或者无法使空间得到利用的问题而公开了与室内镜形成为一体的技术(专利文献1)。并且，车辆终端天线设置于车辆前方玻璃，但是，前部面玻璃的角度根据车辆种类而不同，因而频频发生接收错误，为了解决上述问题，提供了并非在玻璃前面设置天线，而是通过在室内镜或驾驶人员前面的其他位置附着，来可使驾驶人员直接调节方向的装置(专利文献2)。
但是，在每个国家，电子收费系统服务均以符合该国道路通行环境的方式来规定，为了解决路线宽度窄且短的多车道运营所导致的相邻车道线之间的干扰这一问题，对路边设备天线采用阵列结构来具有高指向特性，因而车辆终端天线与路边设备天线之间的角度成为了确定通信错误的重要因素。
尤其，中国车辆终端提供睡眠(sleep)模式，从路边设备相距10m前方，通过激活(wakeup)信号使车辆终端被激活，因此，电子收费系统计费信息处理需在通过10m距离的时间内完成。并且，设置于车辆并在不停车的行驶过程中处理计费的车辆终端在进入到路边设备区域之后由驾驶人员操作天线方向这是不现实的，并且，存在不以准确的依据作为基础来由驾驶人员自行判断并确定天线方向的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国授权专利公报第10-1404396号
专利文献2：韩国授权专利公报第10-1428071号
发明内容
本发明为了解决上述问题而提出，本发明的目的在于，提供在用于限制与相邻车道线的电波干扰的电子收费系统环境中，使具有高的指向特定的路边设备天线的方向与车辆终端天线方向相同来支持通信功能，更详细地，通过寻找车辆终端解调所需要的最少接收电力以上(-40dBm)的车辆终端天线方向或者选择天线来进行通信，由此使通信错误最小化的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置。
为了实现上述目的，本发明涉及安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，本发明的特征在于，包括：室内镜外罩部，通过支架附着于车辆；天线板，安装于上述室内镜外罩部的后部面，用于对与路边基站收发信号的多个收发天线进行排列；按钮及外部活动输入部，用于选择天线的运用模式；以及信息处理模块，设置于上述室内镜外罩部的内部，通过上述收发天线与路边基站收发信号，对基于电子收费系统的收费进行处理，上述信息处理模块在上述多个收发天线中选择接收信号大小最大的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理。
并且，本发明涉及安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，本发明的特征在于，包括：室内镜外罩部，通过支架附着于车辆；天线板，安装于上述室内镜外罩部的后部面，用于对与路边基站收发信号的至少1个收发天线进行排列；移动单元，用于使上述天线板的方向发生变化；按钮及外部活动输入部，用于选择天线的运用模式；以及信息处理模块，设置于上述室内镜外罩部的内部，通过上述收发天线与路边基站收发信号，对基于电子收费系统的收费进行处理，上述信息处理模块通过使上述天线板的方向发生变化来测定上述收发天线的接收信号强度，选择接收信号大小最大的收发天线及天线板的方向，在朝向所选择的天线板的方向进行设定的状态下，利用所选择的收发天线来对收费进行处理。
并且，本发明的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置的特征在于，在上述收发天线为2个以上的情况下，上述收发天线以不同角度排列。
并且，本发明的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置的特征在于，在上述天线运用模式处于扫描模式的情况下，若上述信息处理模块从上述路边基站接收激活信号，则扫描上述收发天线并检查接收信号大小，直至通过跨线桥，选择接收信号强度最大的收发天线或者使用比较器来选择接收信号强度最大的天线以及对收费进行处理，在上述天线运用模式处于固定模式的情况下，上述信息处理模块利用在上述扫描模式中选择的收发天线来对收费进行处理。
并且，本发明的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置的特征在于，在上述天线运用模式处于扫描模式的情况下，若上述信息处理模块接收激活信号，则扫描上述收发天线并检查接收信号大小，直至通过跨线桥，选择预先确定的最少接收等级以上的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理，而且直到通过跨线桥为止扫描上述收发天线来检测接收信号强度最大的收发天线。
如上所述，根据本发明的安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，本发明具有如下效果，即，为了使与相邻车道线的干扰最小化，选择与以覆盖自身的车道线得方式向水平、垂直方向具有高的指向性的光束图案的路边设备天线方向相向的车辆终端天线或天线方向来搜索用于接收等级解调的最少接收等级以上接收的天线或天线方向来与路边设备进行通信，从而可减少通信错误。
并且，根据本发明，本发明具有如下效果，即，提供存储及维持搜索的车辆终端天线或方向的装置，可持续适用在类似的环境下找到的方向或天线。
并且，根据本发明，在室内镜内部形成车辆终端信息处理模块，由此，不妨碍驾驶人员视野并可使用空间，以听觉或视觉性地向输出装置输出接收信号强度，由此，使驾驶人员确定天线方向，提供可预测费用计算步骤的正常执行与否的机械和人的界面功能，从而增加驾驶人员对机械的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例的路边设备跨线桥侧视图。
图2示出基于本发明一实施例的车辆的移动的路边设备的相对车辆终端角度。
图3为本发明一实施例的车辆终端的结构图。
图4为本发明一实施例的室内镜后面的结构图。
图5为具有本发明一实施例的移动单元的室内镜装置的结构图。
图6为说明包括本发明一实施例的选择开关的扫描模式的流程图。
图7为说明包括本发明一实施例的移动单元的扫描模式的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明实施例的具体内容。
并且，在说明本发明的过程中，对相同部分赋予相同附图标记，并省略重复的说明。
图1为设置于收费站的路边设备结构物的侧视图和俯视图。
在图1和图2中，为了用于通过为了当前电子收费系统服务而设置的跨线桥结构覆盖行驶车道线的路边设备天线设置，在跨线桥的两侧，垂直支架120垂直设置，在垂直支架之间的上部位置设置水平支架125，在上述上部水平支架125设置路边设备天线110。天线的设置可垂直设置，并可设置于水平支架，为了覆盖道路的水平、垂直方向，设置于水平支架220的中央。每个国家的与设置于收费站的跨线桥相关的规格或运用方式不同，与路边设备天线相关的规格也不同。韩国和中国的路边设备天线使用右偏振波(RHCP，Right HandCircular Polarization)天线，为了去除相邻天线的干扰而需要具有高的指向性，为此，使用阵列天线来限制相邻车道线的干扰。
本实施例中，以中国电子收费系统运用的一例进行说明，为了覆盖多个车道线，在路边设备天线110交替分配2个频率F1、F2，由此，对多个车道线F1、F2、F1、F2…提供服务，为了避免与相邻车道线的干扰而需要15dBi以上的高指向性，以覆盖道路宽度150约为3.3m，道路长度140约为10m的方式涉及覆盖垂直半强度角为130为45度、水平半强度角230为38度的路线。
图2为示出从作为在约6m的高度上朝向道路维持规定倾斜度而设置的路边设备天线200和以约为1m的高度设置于车辆的车辆终端天线210通过激活来被激活的时点的前方10m到通过跨线桥的时点为止的基于车辆的移动的各个距离的车辆终端天线角度220的图。
如图2所示，随着车辆的移动，车辆终端天线方向也需要移动，尤其，客车或货车等大型车辆的前部面玻璃的倾斜度大于轿车的前部面玻璃的倾斜度，车辆终端高度150也高，因此，根据车辆种类，需要不同角度的附着和移动，作为一实施例，需要收费处理的时间为250ms左右，因此，在上述时间内，车辆终端只要在路边设备光束范围内并进行通信连接即可。
图3为本发明一实施例的室内镜装置的外罩内部的车辆终端信息处理部300的结构的框图。尤其，车辆终端信息处理部300用于提供电子收费系统服务。
如图3所示，本发明一实施例的车辆终端信息处理部300包括：信息处理模块310，对与路边设备的信息收发、使用人员输入输出、收费信息处理服务等进行处理的；按钮及外部活动输入部320，提供用户输入界面；视觉听觉输出部340，以视觉或听觉信息输出车辆终端状态或收费处理结果；天线板330，由多天线331、332、333…构成；以及选择开关350，用于选择天线331、332、333…。
信息处理模块310在内部包括中央处理器、存储器、调制解调器等，对与路边设备的信息收发、使用人员输入输出、收费信息处理服务等进行处理。
按钮及外部活动输入部320为用于控制车辆终端动作的输入装置，包括：天线运用模式选择按钮，用于选择车辆终端的运用模式；余额按钮，用于确认余额；声音按钮，用于调节视觉听觉输出部340的声音；以及电源按钮，用于接通/断开电源。
车辆终端平常维持睡眠状态，通过按钮及外部活动输入部320按钮，或者通过从路边基站接收的激活信号，转换为激活状态。
视觉听觉输出部340包括扬声器或发光二极管等，输出车辆终端动作状态及接收信号等级等的信息。
尤其，信息处理模块310为了维持用于收费信息处理服务的最优的接收状态而选择天线或者控制方法。天线的运用模式分处于扫描模式和固定模式，在扫描模式的情况下，信息处理模块310选择接收状态最优的天线或者搜索天线方向。
具体地，在扫描模式下，信息处理模块310在排列在天线板330的多个天线331、332、333…中选择具有最好的接收等级的天线或者搜索天线方向。即，依次扫描位于天线板330的多个天线331、332、333并测定接收信号等级，通过选择开关350选择接收在电子收费系统服务中所需要的最少接收等级(例如，？40dBm)以上的信号，通过选择的天线处理电子收费系统收费步骤。另一方面，固定模式固定在扫描模式中选择的天线或天线方向来进行电子收费系统收费步骤。即，信息处理模块310不在固定模式中搜索天线方向。
通过天线的运用模式按钮及活动输入部320的输入来确定扫描模式或固定模式。尤其，若输入固定模式或扫描模式并接收激活信号，则信息处理模块310进行固定模式或扫描模式。
接着，说明天线板330中的天线结构及动作。
根据第一实施方式，天线板330在平面上，一个以上的天线331、332、333按不同角度附着。通过选择开关350进行扫描，由此，多个天线中，选择最好接收等级的天线来进行通信。例如，3个天线331、332、333分别按30度、35度、40度的角度设置于天线板330。而且，若接收激活信号，则通过选择开关来扫描331、332、333，并选择用于解调的具有最少接收等级以上的最好接收等级的天线。而且，通过选择的天线来进行收费步骤。
在上述第一实施方式中，在天线板330中，按不同角度分别形成多个天线331、332、333，并以硬件方式体现对接收信号进行比较的比较器来选择具有最高接收信息号的天线。根据第二实施方式，天线板330在平面上至少附着一个天线。而且，各个天线中，移动单元510和移动轴520相结合，以物理方式使天线方向发生变化。此时，移动单元等为马达、编码器等。而且，使天线的方向发生变化的同时检测最少接收等级(-40dBm)以上的天线方向，向检测的天线方向进行收费处理。例如，天线板330上的一个天线以27度的角度设置的状态下，若接收激活信号，则测定接收信号等级。而且，若接收小于-40dBm的信号，则移动轴以32度、40度、45度的步骤(step)移动并检测最优的天线方向。而且，向找到的天线方向与路边设备进行通信。
第三实施方式为混合上述第一及第二实施方式的实施例。即，在天线板330，多个天线331、332、333以不同角度形成，包括天线选择开关350、移动单元510及移动轴520。而且，调节天线板330的角度并检测最优的天线。即，利用选择开关350来选择天线，由此选择最优质量的天线方向及天线。
图4为示出本发明第一实施例的室内镜后面的图。
室内镜装置包括设置于自身的室内镜本体400、将室内镜本体400附着于自身，为了固定天线板420而设置于室内镜后面的支架410、包括附着于支架一侧面的多个天线的天线板420、在天线板以不同角度排列的多个天线430及扬声器440。优选地，天线板420共同按相同角度移动与移动轴520的位移相应距离，根据实施例，也可被固定。并且，天线板420和移动单元510支撑于支架410或外罩部400。
图5为示出包括本发明第二实施例的移动单元的室内镜装置的结构的图。
包括移动单元的室内镜装置包括：室内镜本体400；车辆终端信息处理部300，设置于室内镜本体，用于执行电子收费系统服务；马达或编码器等的移动单元510，用于移动车辆终端天线方向；支架410，用于在自身固定上述移动单元。
若车辆终端信息处理模块300进入到路边设备区域，则从路边设备接收激活信号，通过移动单元改变天线板430方向并搜索接收电力最大的方向。其中，移动单元可包括马达、编码器、外部的物理力，设置于支架410的内部，通过移动轴与天线板相连接。
在包括移动单元的室内镜装置中，说明车辆终端的变化角度的大小及转换速度。车辆终端-路边设备相向角度分别从路边设备向10m、6m、4m前方为27度、40度、51度。因此，基于此，优选地，按三步骤进行改变。以车辆速度40Km/h为基准，在通过10m跨线桥需要900ms，在接收激活信号之后，收费信息处理需要250ms。考虑到此，至少在激活信号接收之后，650ms以内发生两次迁移。因此，初期角度为27度，在接收激活信号之后，在650ms内，通过40度、51度具有至少两次迁移速度。
图6示出本发明一实施例的扫描模式方法的流程图。
如图6所示，首先，容易信息处理模块检测激活信号(步骤610)，则检查是否处于固定模式或扫描模式(步骤612)。
在扫描模式的情况下，按已定的顺序扫描设置于天线板的多个天线(步骤614)来选择信号最强的天线(步骤616)。而且，在选择的状态下，进行电子收费系统收费步骤(步骤618)。
激活信号通过从路边设备检测与激活对应的RF信号或通过如按钮输入的外部活动发生。在检测激活信号之后，电子收费系统服务次处理所需要的时间为250ms左右。在电子收费系统服务处理结束之后，直至通过跨线桥时，时间有可能会剩余，因此，直至通过跨线桥(步骤620)，持续扫描天线来检测接收信号等级并选择存储信号最大的天线(步骤624)。或者，在包括移动单元的情况下，选择并指定天线的方向。
例如，以40km/h移动的车辆在路边设备前方10m位置接收激活信号，若在收费信息处理需要250ms，则完成收费处理，直至通过跨线桥，存在650ms左右剩余时间。因此，剩余650ms时间内进行扫描都做来选择接收等级最好的天线。
在并非处于扫描模式的情况下，进行固定模式(步骤630)。在此情况下，通过在扫描模式中预先存储的天线来进行电子收费系统服务。
图7为示出具有移动单元的室内镜装置的动作流程的图。
如图7所示，若信息处理模块检测激活信号(步骤710)，则判断是否处于扫描模式或固定模式(步骤712)。
在扫描模式的情况下，在初期值(步骤1)移动天线板方向并向步骤2、步骤3移动(步骤712)，选择可解调的方向(步骤716)。而且，向选择的方向进行电子收费系统信息处理步骤(步骤718)。
激活通过从路边设备检测激活信号或者通过如按钮输入的外部活动发生。在检测激活信号之后，电子收费系统服务处理所需要的时间为250ms左右，因此，电子收费系统服务处理完成之后，直至通过跨线桥，有可能存在剩余时间。因此，直至通过跨线桥(步骤720)，持续切换天线步骤来检测接收信号等级，并选择或存储信号最大的等级(步骤724)。并非处于扫描模式的运用模式中730中，通过在扫描模式中预先存储的天线进行电子收费系统收费服务。
以上，根据实施例，详细说明了本发明人员的发明，但是，本发明并不局限于上述实施例，在不超出本发明的主旨的范围内，可进行多种变更。

Claims (2)

1.一种安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，其特征在于，
包括：
室内镜外罩部，通过支架附着于车辆；
天线板，安装于上述室内镜外罩部的后部面，用于对与路边基站收发信号的至少2个收发天线进行排列，所有收发天线均以不同角度进行排列；
移动单元，用于使上述天线板的方向发生变化来使上述天线板的角度发生变化；
按钮及外部活动输入部，用于选择收发天线的运用模式；以及
信息处理模块，设置于上述室内镜外罩部的内部，通过上述收发天线与路边基站收发信号，对基于电子收费系统的收费进行处理，
上述信息处理模块在上述至少2个收发天线中选择接收信号大小最大的收发天线或选择预先确定的最少接收等级以上的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理，
在上述天线运用模式处于扫描模式的情况下，若上述信息处理模块从上述路边基站接收激活信号，则扫描上述收发天线并检查接收信号大小，直至通过跨线桥，使用比较器来选择接收信号强度最大的收发天线以及对收费进行处理，
在上述天线运用模式处于固定模式的情况下，上述信息处理模块利用在上述扫描模式中选择的收发天线来对收费进行处理，
调节上述天线板的角度并检测最优的收发天线，此时，将上述天线板的角度设定为初期角度，在接收激活信号之后，在从车辆通过跨线桥的时间中减去收费处理时间的时间内，控制上述天线板的角度发生两次迁移，来选择接收信号大小最大的收发天线并对收费进行处理。
2.一种安装有专用近距离通信用车辆终端的室内镜装置，其特征在于，
包括：
室内镜外罩部，通过支架附着于车辆；
天线板，安装于上述室内镜外罩部的后部面，用于对与路边基站收发信号的至少2个收发天线进行排列，所有收发天线均以不同角度进行排列；
移动单元，用于使上述天线板的方向发生变化来使上述天线板的角度发生变化；
按钮及外部活动输入部，用于选择收发天线的运用模式；以及
信息处理模块，设置于上述室内镜外罩部的内部，通过上述收发天线与路边基站收发信号，对基于电子收费系统的收费进行处理，
上述信息处理模块在上述至少2个收发天线中选择接收信号大小最大的收发天线或选择预先确定的最少接收等级以上的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理，
在上述天线运用模式处于扫描模式的情况下，若上述信息处理模块接收激活信号，则扫描上述收发天线并检查接收信号大小，直至通过跨线桥，选择预先确定的最少接收等级以上的收发天线，利用所选择的收发天线来对收费进行处理，而且直到通过跨线桥为止扫描上述收发天线来检测接收信号强度最大的收发天线并存储，
在上述天线运用模式处于固定模式的情况下，上述信息处理模块利用在上述扫描模式中存储的收发天线来对收费进行处理，
调节上述天线板的角度并检测最优的收发天线，此时，将上述天线板的角度设定为初期角度，在接收激活信号之后，在从车辆通过跨线桥的时间中减去收费处理时间的时间内，控制上述天线板的角度发生两次迁移，来选择接收信号大小最大的收发天线并存储。
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