CN108027988A - 用于通行费付费系统的车载天线玻璃板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于运行通行费付费系统(300)的 汽车天线玻璃板(100)，其包含：‑ 玻璃板(1)，‑ 第一接收器(10)，其用于接收收费站发射器(31)的第一信号(S1)，‑ 信号转换器(5)，其用于将第一信号(S1)转换成第二信号(S2)和将第三信号(S3)转换成第四信号(S4)，‑ 第二发射器(21)，其用于将第二信号(S2)发射到移动设备(6)，‑ 第二接收器(20)，其用于接收移动设备(6)的第三信号(S3)，‑ 第一发射器(11)，其用于将第四信号(S4)发射到收费站接收器(30)，其中形成接收器(10,20)和发射器(11,21)用于接收和发射短程无线电信号(S1‑S4)。
Description
本发明涉及车载天线玻璃板、通行费付费系统和运行通行费付费系统的方法。
现代通行费采集-和通行费付费系统通常基于两个原则：通行费采集，其通过全球导航卫星系统（GNSS）持续采集汽车的位置并计算经过某一路段的行程的通行费。替代的收费系统利用具有所谓的收费信标（Mautbaken）的控制点，其使得给定的路段范围内的准入取决于通行费的支付。收费信标利用短程无线电信号，例如根据DSRC（专用短程通信）标准，用于与移动检测单元（车载单元，OBU）进行通信。这种移动检测单元例如由DE 10 2005 055835 A1已知。
这些系统通常具有这样的缺点，即它们需要特定的由收费站运营者给出的检测单元，并且在通过多个收费站时可能需要多个带有不同系统的检测单元。
本发明的目的在于，提供用于运行通行费付费系统的改进的车载天线玻璃板，其能够以简单的方式实现与多个收费站系统进行通行费的付费。
根据本发明，本发明的目的通过独立权利要求1的车载天线玻璃板得以实现。优选实施例由从属权利要求获悉。本发明的另一方面包括通过移动无线设备进行电子付费过程的通行费付费系统。
移动无线设备，如智能电话或具有上网功能的便携式计算机，不适合与具有电子支付系统的道路收费系统直接通信。本发明现提供一种具有中继功能并能够实现道路收费系统和移动无线设备的短程无线通信之间的数据交换的车载天线玻璃板。在此，该车载天线玻璃板独立于实际的收费站系统。该移动无线设备的软件仅仅必须匹配当时的收费站系统。实际的付费过程可以通过与收费站运营者直接结算或者以简单的方式通过移动无线结算进行。
本发明包括车载天线玻璃板系统，在下文中简称为车载天线玻璃板。根据本发明的通行费付费系统用车载天线玻璃板至少包含下述特征：
- 玻璃板，
- 用于接收由收费站发射器发射的第一信号的第一接收器，
- 用于将第一信号转换成第二信号和用于将第三信号转换成第四信号的信号转换器，
- 用于将第二信号发射至移动无线设备的第二发射器，
- 用于接收由移动无线设备发射的第三信号的第二接收器，
- 用于将第四信号发射至收费站接收器的第一发射器，
- 其中所述第一和第二接收器以及所述第一和第二发射器形成用于接收和发射短程无线电信号。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，将第一接收器和第一发射器设置成接收和发射DSRC(专用短程通信)-范围内，优选符合EN 12253规定的5.8 GHz或EN 302 571规定的5.9 GHz的µ波段-DSRC，或者在WLAN(无线局域网)-范围内，优选符合IEEE-802.11规定的2.4 GHz、5 GHz或60 GHz，特别优选符合IEEE-802.11p的第一和第四信号。
DSRC-范围的使用是特别有利的，因为这种接收器和发射器具有合适的射程，并且在已经存在的收费系统中大量使用。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，将第二接收器和第二发射器设置成接收和发射在NFC(近场通信)-范围内，优选符合ISO/IEC 13157、ISO/IEC16353、ISO/IEC 22536或ISO/IEC 28361，在WLAN(无线局域网)-范围内，优选符合IEEE-802.11规定的2.4 GHz、5 GHz或60 GHz的，或在蓝牙中的，优选符合IEEE 802.15.1的第二和第三信号。
NFC-范围的使用是特别有利的，因为这种接收器和发射器仅具有优选小于50 cm的射程，并因此特别确保了不会受到第三方的操纵。
当然，根据本发明的信号转换器也可以具有两个结构上相分离的信号转换器：一个用于将第一信号转换成第二信号，一个用于将第三信号转换成第四信号。
在一个有利的实施方案中，第一接收器和第一发射器布置在一个共同的结构单元中，并优选具有同一个第一天线用于接收和发射。在一个有利的实施方案中，第二接收器和第二发射器布置在一个共同的结构单元中，并优选具有同一个第二天线用于接收和发射。在另一个有利的实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器和第二发射器布置在一个共同的结构单元中。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，所述玻璃板是用于分隔汽车内部空间与外部环境的复合玻璃板，并至少包含：
- 具有外侧表面(III)和内侧表面(IV)的内玻璃板，
- 具有外侧表面(I)和内侧表面(II)的外玻璃板，
- 和至少一个中间层，其使外玻璃板的内侧表面(II)与内玻璃板的外侧表面(III) 平面结合。
根据本发明的车载天线玻璃板适用于分隔汽车内部空间与外部环境。因此，将车载天线玻璃板的内侧表面(II,IV)定义为朝向汽车内部空间的表面，并将外侧表面(I,III)定义为背向汽车内部空间的表面。
在根据本发明的车载天线玻璃板的制造和使用条件下热和化学稳定的以及尺寸稳定的基本上所有电绝缘的基板均适合作为（单）玻璃板、内玻璃板和外玻璃板。
所述（单）玻璃板、内玻璃板和/或外玻璃板优选包含玻璃，特别优选平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钙钠玻璃，或透明塑料，优选刚性透明塑料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它们的混合物。所述（单）玻璃板、内玻璃板和/或外玻璃板优选是透明的，特别是对于所述车载天线玻璃板作为汽车的挡风玻璃或后窗玻璃的用途或希望高的光透射率的其他用途而言。作为本发明范围内的透明的，将其理解为是指在可见光光谱范围内具有大于70%的透光率的玻璃板。但是，对于并未位于与交通相关的驾驶员视野中的车载天线玻璃板而言，例如对于天窗而言，透光率也可以是低得多，例如，大于或等于5％。
所述（单）玻璃板、内玻璃板和/或外玻璃板的厚度可以广泛地变化，并因此出色地匹配在个别情况下的要求。优选使用1.0 mm-25mm的标准厚度，对于汽车玻璃优选1.4 mm-2.5 mm。所述（单）玻璃板、内玻璃板和/或外玻璃板的大小可以广泛地变化，并且视本发明的用途的大小而定。所述（单）玻璃板、内玻璃板和/或外玻璃板例如在汽车构造中通常具有200cm²-最大3 m² 的面积。
该玻璃板可具有任意的三维形状。优选地，该三维形状没有阴影区，因此其可以例如通过阴极溅射来涂覆。优选地，所述（单）玻璃板或内玻璃板和外玻璃板是平面的或者在一个或多个空间方向上或多或少地弯曲。尤其使用平面的玻璃板。该玻璃板可以是无色的或着色的。
所述内玻璃板和/或外玻璃板通过至少一个中间层彼此结合。该中间层优选是透明的。该中间层优选包含至少一种塑料，优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。但是，该中间层也可包含例如例如聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙酸酯树脂、浇铸树脂、丙烯酸酯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯，或者它们的共聚物或混合物。所述中间层可通过一个或多个叠置或毗邻布置的箔构成，其中箔的厚度优选为0.025 mm-1mm，通常为0.38 mm或0.76 mm。该中间层可优选为热塑性的，并且在层压后，所述内玻璃板和外玻璃板以及可能的另外的中间层彼此粘合。
所述层压，即经由中间层使内玻璃板和外玻璃板结合，优选在热、真空和/或压力的作用下进行。也可以使用本身已知的制备复合玻璃板的方法，例如所谓的高压釜法、真空袋法或真空环法、压延法或真空层压机。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，设置第一接收器，以能够接收由外到达玻璃板的外侧表面(I)的第一信号，设置第一发射器，以能够从玻璃板向外发射第四信号，设置第二接收器，以能够接收由内到达玻璃板的内侧表面(I)的第三信号，和设置第二发射器，以能够从玻璃板向内发射第二信号。在此，向内表示朝向汽车内部空间，即是说从玻璃板朝着内侧表面(IV)的表面法线的方向。在此，向外表示朝向汽车的周围环境，特别是从玻璃板朝着玻璃板的外侧表面(I)的表面法线的方向。由此可以实现周围环境中的发射单元和接收单元如收费站发射器和-接收器与汽车内部中的发射单元和接收单元如移动无线设备之间的通信。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器和第二发射器布置在玻璃板的内侧表面(IV)上。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的替代实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器和第二发射器布置在玻璃板的内玻璃板和外玻璃板之间。这是特别有利的，因为由此第一接收器、第一发射器、第二接收器和第二发射器受到特别好的保护，免受如水分、损坏和操纵等外界影响。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的替代实施方案中，第一接收器和第一发射器布置在玻璃板的内玻璃板和外玻璃板之间，第二接收器和第二发射器布置在玻璃板的内侧表面(IV)上。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，信号转换器布置在玻璃板的内侧表面(IV)上。在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的替代实施方案中，信号转换器布置在内玻璃板和外玻璃板之间。这是特别有利的，因为由此信号转换器受到特别好的保护，免受如水分、损坏和操纵等外界影响。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，所述玻璃板是汽车的挡风玻璃。在一个有利的扩展方案中，将第二接收器和第二发射器布置在玻璃板的下边缘范围内。第二接收器和/或第二发射器与玻璃板下边缘之间的间距优选小于或等于 30 cm。在使用NFC-信号用于移动无线设备和第二接收器或第二发射器之间的通信的情况下，这是特别有利的，因为NFC-信号仅具有小的射程，并且可以以简单的方式将移动无线设备布置到仪表盘上。因此，移动无线设备在第二接收器和第二发射器的射程内并且同时又能为驾驶员或乘客方便地够到。
在一个有利的实施方案中，根据本发明的车载天线玻璃板具有释放开关。该释放开关可以是开关或键，优选电容式触摸传感器。该释放开关优选与信号转换器的电子器件（Elektronik）相连，以能够将该释放开关的开关工作状态经由第二信号传送至移动无线设备。
在一个优选的实施例中，所述释放开关布置在根据本发明的玻璃板上或在其中。
在一个优选的替代实施例中，所述释放开关布置在玻璃板外，例如在仪表盘上或在仪表盘边。
在另一个优选的替代实施方案中，所述释放开关是至少一个键或移动无线设备的触敏显示器的至少一部分。这是特别有利的，因为为此不需要其他的技术设备，并且也不必向移动无线设备发射个别的信号，因为该释放开关的开关工作状态可以在移动无线设备中被直接确定并评价。
如已述及的，在复合玻璃板的情况中，可将第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关布置在玻璃板内。如果该玻璃板由内玻璃板、至少一个中间层和外玻璃板构成，则第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关可以布置和层压在内玻璃板和中间层之间、中间层和外玻璃板之间或在两个或更多个中间层之间。
根据本发明的第一和第二发射器和接收器可包含无源和有源的电元件或由简单的天线构成。
在本发明的一个有利的实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号线和/或释放开关包含经印刷和烘焙的导电膏，优选含银的丝网印刷膏。当然，第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号线和/或释放开关也可由经印刷和烘焙的导电膏构成。所述经印刷和烘焙的导电膏有利地具有3 µm-20 µm 的厚度和0.001欧姆/平方-0.03 欧姆/平方，优选0.002 欧姆/平方-0.018 欧姆/平方的表面电阻。这种导电结构可以容易地整合在工业制造过程并成本有利地制造。
在本发明的另一个有利的实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关包含导电箔，优选金属箔，特别是铜箔、银箔、金箔或铝箔，或由其构成。当然，这种箔也可以布置在载体箔，例如聚合物载体箔如聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上。这种在载体箔上的第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关是特别有利的，因为它们可以由一个单元来制备，并且在制备期间可以容易地和位置准确地被插入以后的车载天线玻璃板中。
在本发明另一个有利的实施方案中，第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关包含导电结构，其由导电层构成，该导电层通过没有涂层的隔离区，特别是没有涂层的隔离线与周围的层电绝缘。当然，第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关也可以由这种具有隔离区的导电层构成。
如果玻璃板中已经布置了导电层，例如其在可电加热的玻璃板和具有集成的入射阳光过滤器的玻璃板的情况中是常见的，这种第一接收器、第一发射器、第二接收器、第二发射器、信号导体和/或释放开关是特别有利的。
在根据本发明的车载天线玻璃板的一个有利的实施方案中，隔离线的宽度为30 µm-200 µm，优选70 µm-140 µm。这种细的隔离线允许安全和足够高的电绝缘，同时不会干扰通过该车载天线玻璃板的透视或仅略有干扰。
根据本发明的导电层例如由DE 20 2008 017 611 U1、EP 0 847 965 B1或WO2012/052315 A1已知。其通常包含一个或多个，例如2个、3个或4个导电功能层。所述功能层优选包含至少一种金属，例如银、金、铜、镍和或铬，或合金。该功能层可由金属或合金构成。该功能层特别优选包含银或含银合金。这样的功能层具有特别有利的导电性，同时在可见光光谱范围内的高的透射率。该功能层的厚度优选为5 nm-50 nm，特别优选8 nm-25 nm。在该功能层的此厚度范围内，实现了在可见光光谱范围内有利的高透射率和特别有利的导电性。典型地，在两个相邻的功能层之间总是布置至少一个介电层。该层结构通常通过一系列通过真空方法如磁场辅助的阴极溅射来施行的沉积过程得到。
其它合适的导电层优选包含氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的氧化锡(SnO2:F)或者铝掺杂的氧化锌(ZnO:Al)。
原则上，该导电层可以为可电接触的任何涂层。如果根据本发明的玻璃板应能够透视，例如对于窗户范围内的玻璃板即是这种情况，则该导电层优选是透明的。在一个有利的实施方案中，该导电层是一层或多个单层的层结构，具有小于或等于 2 µm，特别优选小于或等于 1 µm的总厚度。
一个有利的根据本发明的透明导电层具有0.4 欧姆/平方-200 欧姆/平方的表面电阻。在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的导电层具有0.5 欧姆/平方-20 欧姆/平方的表面电阻。具有这种表面电阻的涂层特别适合用于在通常12 V-48伏特的车载电压（Bordspannungen）下或在具有通常最高至500 V的车载电压的电动汽车的情况下加热汽车玻璃板。但是，这种导电层也可以在没有电路布置的情况中和例如由于其红外吸收或-反射的性质而被使用。
本发明的另一方面是通行费付费系统，其至少包含：
- 根据本发明的车载天线玻璃板，
- 收费站发射器，其发射第一信号至车载天线玻璃板的第一接收器，
- 收费站接收器，其接收从车载天线玻璃板的第一发射器发射的第四信号，和
- 移动无线设备，其接收从车载天线玻璃板的第二发射器发射的第二信号，并发射第三信号至车载天线玻璃板的第二接收器，
其中在进行，即释放付费过程时，移动无线设备发射“已付”-信号至第二接收器作为第三信号。
收费站接收器和收费站发射器是例如收费系统的组成部分，并形成收费信标。
在根据本发明的通行费付费系统的一个有利的实施方案中，释放开关与信号转换器导电连接。在操作释放开关时，由第二发射器发射“释放”-信号作为第二信号。
本发明的另一方面是运行通行费付费系统的方法，其中：
a) 由收费站发射器发射第一信号，
b) 由车载天线玻璃板的第一接收器接收第一信号，并传导给信号转换器，
c) 第一信号被信号转换器转换成第二信号，并传导至第二发射器，
d) 第二信号被第二发射器发射，并被移动无线设备接收，
e) 通过移动无线设备中的数据处理程序进行付费过程，并在付费过程顺利完成时由移动无线设备发射“已付”-信号作为第三信号，
f) 第三信号被第二接收器接收，并进一步传导至信号转换器，
g) 第三信号被信号转换器转换成第四信号，并进一步传导至第一发射器，
h) 第四信号由第一发射器发射，
i) 第四信号被收费站接收器接收。
在根据本发明的方法的一种有利实施方式中，在另一步骤j)中检验，第四信号是否为“已付”-信号，并且，仅在第四信号是“已付”-信号时，才能通行通过该收费站。
在根据本发明的方法的一种有利实施方式中，在步骤e)中检验，释放开关是否在接收第二信号前小于或等于 300 s，优选小于或等于 30 s的时间 t内启动过，并且仅在启动过释放开关时，进行付费过程。
本发明的另一方面是包括移动无线设备上的数据处理程序，用该程序进行通行费付费系统中的付费过程的结算。该数据处理程序被安装在移动无线设备上并在那里执行。
首先，评价移动无线设备上接收的第二信号。如果第二信号是数据处理程序已知的收费站系统的识别编码，则进行付费过程。该付费过程例如可通过手机资费协议（Mobilfunktarif）（预付费或后付费）的结算进行。
如果该付费过程成功完成，则由移动无线设备发射带有“已付”-编码的第三信号，其可被第二接收器接收。
如果该付费过程没有成功完成，则不发射第三信号或者发射带有“未付”-编码的第三信号。
在根据本发明的数据处理程序的一个有利的扩展方案中，与第三信号一起发射一个移动无线设备的识别编码至第二接收器，该编码使得移动无线设备(并因此该汽车的使用者) 可以为收费站系统识别。
在根据本发明的数据处理程序的另一个有利的扩展方案中，在付费过程之前或期间检验释放开关是否启动过。这可通过第二信号的“释放”-编码来进行，例如，当释放开关与信号转换器导电连接时。或者，可通过查询移动无线设备的键或显示器来进行释放，其中所述信息由数据处理程序来查询。在这种情况中，移动无线设备的键或显示器是释放开关。根据本发明的数据处理程序的此扩展方案具有特别的优点，即，付费过程额外通过释放开关的启动来确认，由此确保了付费过程免被误用和操纵。
当仅触发付费过程时，当释放开关的启动与收费站发射器的信号的到达在时间上相关联时，这尤其是这种情况。因此，释放开关可以例如在行驶启动时启动，并因此在所有预期的收费站被释放以进行支付。
或者，释放开关可以在车辆快进入到收费站发射器的发射区域之前才启动，例如在移动无线设备中接收第二信号之前小于或等于 300 s，优选小于或等于 30 s 的时间内。这具有特别的优点，即该付费过程额外受到保护免被误用和操纵。
在另一替代方案中，在通过移动无线设备接收第二信号后，需要操作员启动释放开关并确认该付费过程。这同样有特别的优点，即该付费过程额外受到保护免被误用和操纵。
当然，这里描述的根据本发明的车载天线玻璃板或这里描述的根据本发明的通行费付费系统可具有另外的接收器和发射器，例如用于基于GNSS(全球导航卫星系统)的通行费付费系统。
本发明的另一方面包括根据本发明的车载天线玻璃板在用于陆地或水上交通，特别是火车、轮船和机动车辆的运输工具中，例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或天窗玻璃的用途。
在下文中借助附图和实施例详细说明本发明。该图是示意图，而不是按比例的。该图不以任何方式限制本发明。
其中：
图1A 示出了根据本发明的车载天线玻璃板的一个实施方案的俯视图，
图1B示出了根据图1A的沿剖面线A-A'的截面图，
图2A示出了根据本发明的车载天线玻璃板的一个替代实施方案的俯视图，
图2B示出了根据图2B的沿剖面线A-A'的截面图，和
图3示出了用于运行本发明的通行费付费系统的根据本发明的方法的一种实施方式的详细流程图。
图1A示出了根据本发明的车载天线玻璃板 100的一个示例性实施方案的俯视图。图1B示出了图1A的根据本发明的车载天线玻璃板 100的沿剖面线 A-A‘的截面图。车载天线玻璃板 100在此包含例如玻璃板 1，其由内玻璃板和外玻璃板构成为复合玻璃板，其中所述内玻璃板和外玻璃板经由中间层彼此结合。车载天线玻璃板 100例如是客车的挡风玻璃。车载天线玻璃板 100的尺寸为，例如0.9 m x 1.5 m。
图1A中的俯视图指向玻璃板 1的外侧表面(I)，也就是说从汽车的外部观察外玻璃板的外侧表面(I)。内玻璃板和外玻璃板例如由钠钙玻璃构成。内玻璃板的厚度为例如1.6 mm，外玻璃板的厚度为2.1 mm。当然，内玻璃板和外玻璃板也可以形成为相同厚度的。中间层是热塑性中间层，并且例如由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)构成，具有0.76 mm的厚度。
图1B进一步示出通行费付费系统 300，其包含根据本发明的车载天线玻璃板100。此外，通行费付费系统 300包含收费站接收器30和收费站发射器 31。当然，收费站接收器30和收费站发射器 31也可以形成在一个具有共同的发射-和接收天线的设备中。收费站接收器30和收费站发射器 31例如被安装在横跨在车行道上的收费信标上，其中如此调整收费站接收器30和收费站发射器 31的接收-和放射特征值，以至于能够与车行道上的汽车进行无线通信。设置收费站发射器 31用于发射第一信号S1。第一信号S1包含例如收费站的编码。设置收费站接收器30用于接收第四信号S4。收费站接收器30和收费站发射器 31是通行费采集系统的一部分，并与合适的数据处理装置和通行控制装置，例如道闸（此处未示出）相关联。
车载天线玻璃板 100在上部的区域中具有第一接收器10和第一发射器 11。在此实施例中，第一接收器10和第一发射器 11形成为具有共同的天线的一个设备。将第一接收器10设置用于接收收费站发射器 31的第一信号S1；将第一发射器 11设置用于将第四信号S4发射至收费站发射器 31。第一信号S1和第四信号S4是短程无线电信号，并且在此实施例中是DSRC-信号，例如符合EN 12253的µ波段-标准，具有5.8 GHz的载频。
车载天线玻璃板 100在一个下部区域中具有一个第二接收器20和一个第二发射器 21。在该实施例中，第二接收器20和第二发射器 21形成为具有一个共同的天线的设备。将第一接收器20设置为接收移动无线设备 6的第三信号S3；将第二发射器 21设置为发射第二信号S2至移动无线设备 6。第二信号S2和第三信号S3是短程无线电信号，并且在此实施例中是NFC-信号，例如具有13.56 MHz的载频。第二接收器20和第二接收器21布置得与车载天线玻璃板 100的下边缘 U例如具有最大25 cm的间距。这具有可将移动无线设备 6以简单的方式布置在汽车的仪表盘边或仪表盘上并因此位于NFC-信号的仅微小的射程内的优点。
在此实施例中，移动无线设备 6具有NFC-信号的发射-和接收单元。当然，移动无线设备 6也可以经由其它频率范围和传输标准与车载天线玻璃板 100通信，例如经由WLAN或蓝牙。经由NFC 的通信是特别有利的，因为由于NFC-信号的射程短，可以基本上排除移动无线设备 6和车载天线玻璃板 100之间的通信被操纵，并因此可以安全且有保护地进行付费过程，避免被误用。
第一接收器10、第一发射器 11、第二接收器20和第二发射器 21经由一个或多个信号导体 8与信号转换器 5导电连接。信号转换器 5与电源 9导电连接。信号转换器 5将第一信号S1(在此为DSRC-信号，频率5.8 GHz)转换成第二信号S2(在此为NFC-信号，频率13.56 MHz)。此外，信号转换器 5将第三信号S3(在此为NFC-信号，频率13.56 MHz)转换成第四信号S4(在此为DSRC-信号，频率5.8 GHz)。信号转换器 5因此能够实现收费站运营者的收费站系统和汽车使用者的移动无线设备6之间的通信。
在根据附图1A和1B所示出的实施例中，第一接收器10、第一发射器 11、第二接收器20和第二发射器 21各自层压在玻璃板 1的内部中，即是说布置在内玻璃板和外玻璃板之间。信号转换器 5例如布置在玻璃板 1的内侧表面(IV)上，例如被镜头盖、通信窗口的盖或后视镜遮蔽。使接收器10、20与发射器 11、21导电连接的信号导体 8是例如由各自两个扁平铜导体构成的微带导体。当然，第一接收器10、第一发射器 11、第二接收器20和/或第二发射器 21也可以布置在玻璃板 1的内侧表面(IV)上。在合适的扁平结构的情况下，信号转换器 5也可以层压在玻璃板 1中。
图2A示出根据本发明的车载天线玻璃板100的一个替代实施方案的俯视图，图2B示出了根据图2A的沿剖面线A-A'的截面图。图2A和2B在形式和材料方面基本上相应于图1A和1B，因此在下文中仅探讨区别。
在此示出的实施例中，将第一接收器10、第一发射器 11、第二接收器20和第二发射器 21以及信号转换器 5共同布置在玻璃板 1的内侧表面 IV上的玻璃板 1的下部区域中的一个结构单元中。这具有特别的优点，即信号导体 8，接收器10、20，发射器 11、21和信号转换器 5彼此相连, 可以短期保持或者甚至可以被省略（entfallen）。
此外，玻璃板 1具有释放开关 7。在此实施例中，释放开关 7是电容式触摸传感器，其集成在玻璃板 1中。该电容式触摸传感器包括例如放置、粘结或印制在内玻璃板和外玻璃板之间或玻璃板 1的内侧表面 III上的线匝。该电容式触摸传感器也可以是玻璃板 1的导电涂层的一个区域，其通过例如激光烧蚀与周围的导电涂层电绝缘。释放开关 7与信号转换器 5导电连接。在此实施例中如此形成信号转换器5的电子设备（Elektronik），以至于释放开关7的开关信号被转换成例如带有“释放”-编码的第二信号S2，并被发射至移动无线设备 6。然后，在移动无线设备 6中，借助释放开关 7是否被接通过的信息(也就是说通过收到“释放”-编码)，触发或不触发付费过程。
图3示出了用于运行本发明的通行费付费系统300的根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。
在步骤a)中，从收费信标的收费站发射器 31发射第一信号S1。通常，收费站发射器 31周期性地发射信号，所谓的“信标”，其通知合适的接收器该发射器的存在。第一信号S1可包含例如可单一识别该收费站的编码。
在步骤b) 中，第一信号S1被车载天线玻璃板 100的第一接收器10接收并传导至信号转换器 5，例如经由信号导体 8。如果具有根据本发明的车载天线玻璃板 100的汽车进入到收费站发射器31的发射范围内，则第一接收器10可接收由收费站发射器 31发射的第一信号S1。然后，第一信号S1经由信号导体 8被输送至信号转换器 5。
在步骤c) 中，第一信号S1被信号转换器 5转换成第二信号S2，并传导至第二发射器 21。通过信号转换器 5可以实现收费站和移动无线设备 6之间的通信，即使彼此通信的无线电信号的频率范围、通信标准和射程不同。第二信号S2包含例如第一信号S1的编码，但是使用另外的载频。
在步骤d)中，由第二发射器 21发射第二信号S2，并被移动无线设备 6，例如智能电话接收。移动无线设备 6具有适合于第二信号S2的频率范围和通信标准的接收单元和例如具有NFC接口。此外，移动无线设备 6 具有合适的数据处理程序，例如以应用软件的形式(应用程序，简称：“App”)。
在步骤e)中，在移动无线设备 6中通过数据处理程序进行付费过程，并且在成功结束付费过程时从移动无线设备 6发射 “已付”-信号作为第三信号S3至第二接收器20。“已付”-信号是例如包含移动无线设备6的识别和/或付费过程顺利完成的编码。
在步骤f)中，第三信号S3被第二接收器20接收，并进一步传导至信号转换器5。
在步骤g)中，第三信号S3被信号转换器 5 转换成第四信号S4，并进一步传导至第一发射器 11。第四信号S4包含例如第三信号S3的编码，但是使用另一载频。
在步骤h)中，从第一发射器 11发射第四信号S4。
在步骤i)中，第四信号S4被收费站接收器30接收。随后，接收信号S4被收费站接收器30输送给评价第四信号S4的数据处理装置。如果第四信号S4包含成功付费过程(“已付”-信号)的编码，则可以实现通过该收费站的通行。这表示，通行通过该收费站能例如通过抬高道闸或去掉其它合适的障碍物来实现。
在另一实施方案中，在步骤e)中检测，是否在事先启动过释放开关 7，优选是否在进行步骤e)之前的小于或等于 300 s，特别优选小于或等于 30 s的时间t内，当启动过释放开关 7时。仅在启动过释放开关 7时，进行付费过程，并且在实现了付费过程时发射 “已付”-信号作为第三信号。
附图标记列表
1 玻璃板
5 信号转换器
6 移动无线设备
7 释放开关
8 信号导体
9 电源
10 第一接收器
11第一发射器
20 第二接收器
21 第二发射器
30 收费站接收器
31 收费站发射器
100 车载天线玻璃板
300 通行费付费系统
A-A‘ 剖面线
S1第一信号
S2第二信号
S3 第三信号
S4第四信号
U 下边缘
I 玻璃板 1的外侧表面
IV 玻璃板 1的内侧表面
Claims (15)
1.用于通行费付费系统(300)的车载天线玻璃板(100)，其包含：
- 玻璃板(1)，
- 第一接收器(10)，其用于接收收费站发射器(31)的第一信号(S1)，
- 信号转换器(5)，其用于将第一信号(S1)转换成第二信号(S2)和将第三信号(S3)转换成第四信号(S4)，
- 第二发射器(21)，其用于将第二信号(S2)发射至移动无线设备(6)，
- 第二接收器(20)，其用于接收移动无线设备(6)的第三信号(S3)，
- 第一发射器(11)，其用于将第四信号(S4)发射至收费站接收器(30)，
其中接收器(10,20)和发射器(11,21) 形成用于接收和发射短程无线电信号(S1-S4)。
2.根据权利要求1所述的车载天线玻璃板(100)，其中将第一接收器(10)和第一发射器(11)设置成接收和发射DSRC(专用短程通信)-范围内，优选符合EN 12253规定的5.8 GHz或EN 302 571规定的5.9 GHz的µ波段-DSRC，或者在WLAN(无线局域网)-范围内，优选符合IEEE-802.11规定的2.4 GHz、5 GHz或60 GHz，特别优选符合IEEE-802.11p的信号(S1,S4)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的车载天线玻璃板(100)，其中将第二接收器(10)和第二发射器(11)设置成接收和发射在NFC(近场通信)-范围内，优选符合ISO/IEC 13157、ISO/IEC 16353、ISO/IEC 22536或ISO/IEC 28361，在WLAN(无线局域网)-范围，优选符合IEEE-802.11规定的2.4 GHz、5 GHz或60 GHz，或在蓝牙中，优选符合IEEE 802.15.1的信号(S2,S3)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中信号转换器(5)与第一接收器(10)、第一发射器(11)、第二接收器(20)和第二发射器(21)通过至少一个信号导体(8)导电连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中玻璃板(1)是用于分隔汽车内部空间与外部环境的复合玻璃板，其包含：
- 具有外侧表面(III)和内侧表面(IV)的内玻璃板，
- 具有外侧表面(I)和内侧表面(II)的外玻璃板，
- 至少一个中间层，其使外玻璃板的内侧表面(II)与内玻璃板的外侧表面(III) 结合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中设置第一接收器(10)以接收由外到达玻璃板(1)的外侧表面(I)的第一信号(S1)，设置第一发射器(11)以从玻璃板(1)向外发射第四信号(S4)，设置第二接收器(20)以接收由内到达玻璃板(1)的内侧表面(I)的第三信号(S3)，和设置第二发射器(21)以从玻璃板(1)向内发射第二信号(S2)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中第一接收器(10)、第一发射器(11)、第二接收器(20)、第二发射器(21)和/或信号转换器(5)布置在内玻璃板和外玻璃板之间或在玻璃板(1)的内侧表面(IV)上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中玻璃板(1)是汽车的挡风玻璃，第二接收器(20)和第二发射器(21)布置在玻璃板(1)的下边缘区域，优选具有距玻璃板(1)的下边缘 U小于或等于30 cm的间距。
9.根据权利要求1-8任一项所述的车载天线玻璃板(100)，其中第一接收器(10)、第一发射器(11)、第二接收器(20)和/或第二发射器(21)由下述构成：
- 经印刷和烘焙的导电膏，优选含银的丝网印刷膏和/或
- 导电箔，优选金属箔，并且特别是铜箔、银箔、金箔或铝箔和/或
- 导电结构，其由导电层通过没有涂层的隔离区，特别是没有涂层的隔离线，与周围的层电绝缘。
10.通行费付费系统(300)，包括：
- 根据权利要求1-9任一项所述的车载天线玻璃板(100)，
- 收费站发射器(31)，其发射第一信号(S1)至车载天线玻璃板(100)的第一接收器(10)，
- 收费站接收器(30)，其接收从车载天线玻璃板(100)的第一发射器(11)发射的第四信号(S4)，和
- 移动无线设备(6)，其接收从车载天线玻璃板(100)的第二发射器(21)发射的第二信号(S2)，并发射第三信号(S3)至车载天线玻璃板(100)的第二接收器(20)，
其中在进行付费过程时，移动无线设备(6)发射“已付”-信号作为第三信号(S3)至第二接收器(20)。
11.根据权利要求10所述的通行费付费系统(300)，其中释放开关(7)与信号转换器(5)导电连接，并且在启动释放开关(7)时发射“释放”-信号作为第二信号(S2)。
12.用于运行通行费付费系统（300）的方法，其中：
a) 由收费站发射器(31)发射第一信号(S1)，
b) 由车载天线玻璃板(100)的第一接收器(10)接收第一信号(S1)，并传导给信号转换器(5)，
c) 第一信号(S1)被信号转换器(5)转换成第二信号(S2)，并传导给第二发射器(21)，
d) 第二信号(S2)被第二发射器(21)发射，并被移动无线设备(6)接收，
e) 通过移动无线设备(6)中的数据处理程序进行付费过程，并在付费过程顺利完成时由移动无线设备(6)发射“已付”-信号作为第三信号(S3)，
f) 第三信号(S3)被第二接收器(20)接收，并进一步传导给信号转换器(5)，
g) 第三信号(S3)被信号转换器(5)转换成第四信号(S4) ，并进一步传导给第一发射器(11)，
h) 第四信号(S4)由第一发射器(11)发射，
i) 第四信号(S4)被收费站接收器(30)接收。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在另一步骤j)中检验，第四信号(S4)是否为“已付”-信号，如果第四信号(S4)是“已付”-信号，则能通行通过该收费站。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中在步骤e)中检验，释放开关(7)是否在小于或等于 300 s，优选小于或等于 30 s的时间 t内启动过，并且仅在启动过释放开关(7)时，进行付费过程。
15.根据权利要求1-9任一项所述的车载天线玻璃板(100)在用于陆地上、空中或水上交通的运输工具中，特别是在机动车中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或天窗玻璃的用途。
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| GR01 | Patent grant | ||
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