CN1588478A - 动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种城市交通车辆动态监管系统，完成对交通、车辆、治安及收费的综合管理。发明包括智能电子车牌与集信基站，同时具有无线及红外两种模式，故有4种接收－发射方式：红外－无线、红外－红外、无线－无线、无线－红外。本系统在功能上支持：报告模式、查询模式、寻呼模式和搜索模式，所以应用范围更加广泛。电子车牌采用单片系统集成技术，低功耗设计，微型电池供电，提高了保密性和可靠性，易于安装并且可防拆卸。集信基站能动态调整发射功率，码率及重复启动时间，以达到最佳控制，减小对无线资源的占用和对环境的电磁污染。通过集信基站与城市交通车辆监管中心的通信，可建立城市车辆行驶数据库，还可在全国范围内通过互联网联机查询。

Description

动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统

技术领域：

本发明涉及交通、车辆和治安管理系统和电子车牌及相关的通信技术，包括与车辆信息的采集、通信和监控的方案及相关的电子部件。

背景技术：

已有的交通车辆管理系统大多基于多芯片系统来实现，其主要缺点在于：集成度低-要由多个通用芯片来构成，因此导致可靠性差；难于保密-由于不是专门的独特设计，给不法分子以可乘之机；电源功耗大-由于采用通用芯片，难以将功耗降得很低，所以大多无法利用微型电池供电；实际安装困难-对车辆的改动大，以致于影响其应用价值和可行性。

已有的交通车辆管理系统大多基于红外线或无线电的单一模式来实现。红外型电子牌照技术无需占用有限的无线频率资源，保密性较好，方向性强，但检测的角度受到限制，故适合于单一方向的小范围的场合，如固定车道、路桥、隧道、收费口、停车场出入口，可给出进入或驶出的信息。其缺点是不利于在大场合应用或有障碍物阻挡的场所。无线型电子牌照技术与红外型相比，其传输距离远，检测的角度也基本不受限制，使其适用于大流量的场合，如广场和大路口。其缺点是需要占用无线电频率资源，并造成无线电环境躁声污染，发射和接收的方向性差，以致难以应用在停车场等场所。

发明内容：

本发明采用单芯片集成系统(SOC)的专用集成电路(ASIC)技术，是针对于电子车牌的专门设计。除天线与红外发射与接收管外，电子车牌的所有有源部分由一个单芯片集成系统(SOC)的专用集成电路(ASIC)完成，因此系统的面积小而且功耗低，大大地提高了可靠性和保密性，同时降低了系统成本；集成的单芯片系统包括无线和红外收发器、电源启动控制、微处理器和ID编码区。由于功耗低，因此可利用微型电池供电，易于独立安装使用。

本发明的另一重要特点是无线红外双模式系统，克服了上述单一模式的缺点，可有4种接受与发射方式：红外-无线、红外-红外、无线-无线、无线-红外。所以在应用中更加灵活，应用的范围更加广泛。本发明除了在通信上采用无线红外双模式，在功能上支持4种操作模式：报告模式、查询模式、寻呼模式、搜索模式。

在对无线电频率资源的使用方面，本发明做到了带宽和发射功率的最佳动态管理，最合理地利用有限的无线电频率资源，并将无线电环境躁声污染降到最小。

本发明提出的动态无线红外双模式智能交通车辆管理系统正是针对交通管理、车辆管理、治安管理和收费管理的一个普遍的有效的解决方案。

附图说明：

图1-动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统的结构可见图

图2-无线红外双模式电子车牌的安装和防拆卸方法示意图

图3-无线红外双模式电子车牌方框图

图4-电源启动控制方法示意图

图5-无线及红外发送及接收数据结构例图

图6-报告模式的时间流图

图7-集信基站结构方框图

图8-搜索模式时通过改变功率大小改变覆盖半径示意图

具体实施方式：

1动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统的结构

动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统的结构可见图1.动态无线红外双模式智能交通车辆监管系统可应用于城市和非城市的交通和车辆的管理，方法是在需要管理和监控的场合设立集信基站。集信基站包括无线集信基站101或红外集信基站102，或两者的结合。集信基站通过无线或红外方式与安装在汽车前端或后端的无线红外双模式电子车牌106通信，获取车辆牌照和其它有关用户信息，并转发交通信息给车辆驾驶员。集信基站与城区中若干个分控中心104通过无线或有线通信方式相联系，而分控中心104又与城市交通车辆管理中心105以无线或有线通信方式相联系。

无线集信基站101主要应用于各种无方向性要求的大小交通路口、广场、高速公路，覆盖直径正常工作时一般在5至200米，但在特殊工作模式时最大可达到数千米。红外集信基站102和一个或多个红外发射接收器107相连接，主要应用于有方向性要求的小的单向进出口，如固定车道检查站、桥梁、隧道、停车场等收费管理场所，覆盖直径正常工作时一般在10米以内，但在特殊工作模式时最大可达到数百米。二者的有机配合解决了单一模式有时无法解决的问题：如红外模式不能覆盖大的交通路口、广场；如无线模式难于判别停车场内或外的问题。

流动检查器103具有与集信基站相似的硬件设备，可使用无线红外双模式工作，并具有车牌文字和数字图象识别功能。流动检查器103可被车载或人携，或安装在飞行器上。

当流动检查器103处于某个无线集信基站101覆盖区域的驶出方向，可自动检测当前状况和监听该区域所有通过车辆的无线牌照报告，并可对当前无线集信基站101无线通信进行查询。如流动检查器103数字图象识别出的车辆牌照号码无法与相应的无线牌照报告匹配，即认为该车辆牌照非法。在查询模式时，流动检查器可利用大功率红外发光管或强力激光红外发射枪，定向启动某辆车的电子车牌，强令其发送车牌号码的查询应答码。无车牌号码或无查询应答码，即认为该车辆牌照非法，会自动发出报警信号，提醒警务人员进一步追踪查核。

在停车场等收费管理场所，流动检查器103可用小功率无线模式，要求所覆盖的局部区域中所有车辆自动报告牌照，也可用红外模式核查某车辆。在此状况下，车辆电子车牌报告牌照的模式，可以是无线或红外，由流动检查器103发出的指令决定。

固定车道检查站108的职能是检查所有过往车辆牌照的功能和真伪。在每个固定车道安装一个红外发射接收器107和一个红外车辆记数装置、自动报警及处理装置。当有车辆经过则触发红外车辆记数装置，而在规定时间内无合法的牌照报告，则认定是非法牌照或失效牌照，并禁止使用此牌照的车辆通过检查站。

分控中心104和城市交通车辆管理中心105，根据所获取车辆牌照和地域编码和通过时间，形成车辆行驶记录，并以数据库形式存档。在全国范围内，城市交通车辆管理中心105可通过互联网查核任何车辆信息。

城市交通车辆管理中心105是交通管理的通信、调度、监控、协调指挥枢纽，可分级分区设置。主区域控制中心下辖多个分控制中心，分控中心按照不同的区域平行设置。控制中心之间可以相互交换数据，可实现交通车辆跨区域的管理、调度与协调。

分控中心的设置应该根据交通道路主次、道路密度及道路的交通密度来设置。可以参考地域无线通信网络基站的分布，合理设立分控中心，因地制宜地设计宽带网络或光缆环路连接基站、分控中心及主控中心。

集信基站与分控中心或城市交通管理控制中心进行数据通信的速率较低，一般应在64kb/s以下。

2无线红外双模式电子车牌106

本无线红外电子车牌具有功能可靠，无需维护，安装简单，防拆卸和报警的特点，易于推广应用。无线红外双模式电子车牌106的安装和防拆卸方法见图2，其内部的方框图见图3。电路由天线200、无线发射机205、无线接收机206、红外发射和接收光管212、载频及红外光检测器201、锁相时钟产生器208、电源启动控制器202、微处理机单元209、ID码区210、时间计数器203和3个寄存器及微型电池214构成。3个寄存器分别为虚拟地址寄存器204、功率控制寄存器211和码率控制寄存器213，它们和时间计数器203一起直接与电源连接，而不受电源启动控制202的输出矢量控制。

无线红外双模式电子车牌106和集信基站的随机通信方式分为下行和上行两信道其特征在于：由集信基站到电子车牌的下行信道为广播信道；电子车牌到集信基站的上行信道为车牌报告信道，采用一种新的动态的定时隙多用户随机共用信道(slotted ALOHA)模式。上行信道将时间分为m个时隙，每辆车都可随机使用。当一个时隙中只有一辆车占用，且传输中没有误码发生时，则报告可被集信基站正确接收。当一个时隙被大于一辆车占用时发生碰撞，或传输中有误码发生，均导致循环校验错误，造成车牌报告无效。下行信道将时间分为n个时隙，通告包括发射功率、传输码率、重复时间及虚拟地点等参数，以及同步和其他交通信息，并用通告时隙通知其车牌报告已被正确接收的车辆。

载频及红外光检测单元201检测来自天线200或红外接收光管212的输入功率。电源启动控制器202根据载频及红外光检测单元201和时间计数器203的输出，判别是否启动所需部件的电源。

部件的电源启动遵照一定的顺序和规则，在无线接收模式启动后，首先开启锁相时钟产生器208获得本地振荡频率。当相位锁定后，则再根据要求依此开启无线接收机206、微处理机单元209。无线接收机206工作后，首先根据无线集信基站101发射的信号寻找同步信号。同步之后，无线接收机206将接收到的数据进行解码和校验，验证无误后分离相关指令和参数信息。参数信息包括启动时间参数TC、功率控制参数PC、码率控制参数RC和虚拟地址码VAC，这些参数信息将刷新寄存器和时间计数器原有的数据。微处理机207按照相关指令和参数信息，对存于ID码区210的车辆牌照及相应数据编码扰码，当随机延时到需要报告的时隙，根据指令开启无线或红外发射机将车辆牌照报告信息发出。发射了车辆牌照信息之后，电子车牌106将等待无线集信基站101在下一帧发回通告告知发送牌照报告是否生效。如果报告生效，则令电源启动控制器202关闭电源。如果报告无效，则须要随机延时几帧后重新发射，直到接到生效通告或超过最大时限为止。

当载频及红外光检测单元201检测到红外接收光管的输入功率后，由电源启动控制器202启动微处理机单元209，将接收到的数据进行解码和校验，验证无误后分离相关指令和参数信息。按照相关指令和参数信息，对存于ID码区210的车辆牌照及相应数据编码扰码，当延时到需要报告的时隙，根据指令开启无线或红外发射机，将车辆牌照报告信息发出。发射了车辆牌照信息之后，电子车牌106将等待红外集信基站102在下一帧发回通告告知发送牌照报告是否生效。如果报告生效，则令电源启动控制器202关闭电源。如果报告无效，也须要随机延时几帧后重新发射，直到接到生效通告或超过最大时限为止。如电子车牌106工作在纯红外模式时，无须启动锁相时钟产生器208、无线发射机205、无线接收机206。

无线通信方式为半双工时分复用，并在不同区域上采用频分复用；通信频率可根据允许灵活选择。

电子车牌的号码是车牌的唯一辩识码，即一个号码只与一个车牌唯一对应。颁发电子车牌必须由公安授权的部门完成。颁发时申请人必须添写所有必备信息，如车辆终身编码、发动机号码、车架号码、车辆照片和车主身份证号码等数据。这些数据均须送入数据库以供查询。加密的软件监管程序要对所有必备信息进行查核，并记录刻写者签名备案。加密的软件监管程序在计算所有必备信息后，生成一个密钥，作为附加码存入。通过软件监管程序查核后方能启动激光刻写机，将加密后的电子车牌的号码写入单芯片电子车牌106的ID码区210中。在此之后，加涂料覆盖做为保护层，安装微型电池214，完成一个电子车牌106的刻写。

电子车牌106具有安装短路回路，由安装锣栓上的短路环接通短路回路。一个受软件监管程序控制的启动器发出一个加密的包括附加码信息的启动码矢，使电子车牌106进入工作状态，并有冗余保护以防止由各种其它机理，如干扰脉冲、雷电、宇宙射线等引起的误失效。进入工作状态之后，如遇拆卸则造成短路回路断路，因此触发芯片内部电路，使芯片退出工作状态而失效。失效之后的芯片必须由原密钥启动才能重新激活。

电子车牌106采用先进的低功耗电路设计，保证更换一次电池可持续工作至少3年以上。更换电池在年检时由公安授权的部门完成。更换电池之后，仍要启动器重新发出加密的启动码矢，启动电子车牌106进入工作状态。在不知道加密的启动码矢的情况下，无法使电子车牌106进入工作状态，可保证电子车牌不被非法地使用于其它车辆，做到一车一牌。

电子车牌106可由授权发牌部门控制为临时牌照模式和特殊牌照模式。临时牌照模式由内部记数器定时，牌照的颜色也应有所区别，使用特定的码域，在编程指定的日期内工作，而在此日期之外则失效。特殊牌照模式是针对军车和需要保密行踪的特殊车辆。特殊牌照的号码具有特殊标志，不被数据库所记录。

电子车牌106还具有估算电池余量的能力，在特定的指令下可报告剩余电池余量。

本无线红外电子牌照分为前牌和后牌，其尺寸与目前使用的汽车牌照相同。其中之一为主牌(如后牌)，另一个是它的光学拷贝，所有通信及控制功能均由主牌实现(特殊要求除外)。

除天线200、红外发射和接收光管212和电池214及电源去耦零件之外，所有电路均集成于一单芯片专用集成电路(ASIC)之上，是针对于电子车牌的专门设计，因此系统的面积小而且功耗低，提高了可靠性和保密性，同时降低系统成本；集成的单芯片系统包括无线和红外收发电路、电源启动控制、微处理器和ID编码区。由于采用单芯片集成系统，极大地提高了系统的可靠性和保密性。单片集成和低功耗设计技术也使电源功耗降得很低，因此可利用微型电池供电，利于安装。

为将整机的功率降到最低，电源的启动控制是一个关键。图4示出电源启动控制方法。过程如下：当车辆进入一个无线集信基站覆盖区内后，电子车牌会检测到无线载频信号，检测器输出为高电平并维持直到车辆离开这一覆盖区。检测器输出经斯密特电路整形，其脉冲前沿启动接收机和发射机，并完成车牌报告。在此之后，用接收到的信息刷新计数器TC。如该车辆继续停留在这一覆盖区，则只有当计数器TC减到零时，方可再次启动接收机和发射机，重新发车牌报告。当车辆离开这一覆盖区时，则要对计数器TC清零，以便当车辆进入其它覆盖区时可立即响应。当车辆被一个无线集信基站的红外光所触发，可即时按指令要求启动相应的接收机和发射机发车牌报告。与这两种启动方法相对应的是报告模式和查询模式。

车中人员与电子车牌的通信由无线实现，可通过车载信息处理装置或微动开关，改变电子车牌的用户码，并通过电子车牌与集信基站间的通信，再经后者与城市交通车辆监管中心报告，实现在特殊需要时的呼救，求援及车辆防盗。在有集信基站覆盖时，这一功能是通过集信基站的同步，利用H时隙完成。在无集信基站覆盖时，则直接启动无线红外电子车牌106，在最短时延后的任意时隙完成与电子车牌的通信，改变用户状态，而当电子车牌经过集信基站覆盖区时，则由电子车牌向集信基站报告。车内的信息处理装置和防盗装置是用户可选部件，安装在驾驶员能够控制的位置。信息处理装置和防盗装置并非必须，它们的存在与否不影响电子车牌106的基本功能。

由于采用单芯片集成系统，为了保证大规模生产中的质量要求，在电子车牌106中有自测试功能(BIST)。除此之外还具有错误自我诊断功能，以便在安装后进行调试。

电子车牌的核心是由一个单芯片系统集成(SOC)的专用集成电路(ASIC)完成，具有体积小，重量轻，与天线或红外发射和接收光管组合后可转变成其他应用，如用于各种移动目标的发现、跟踪、定位。

3无线及红外发送及接收数据结构

本发明的无线及红外发送及接收数据结构基本相同，不同点在于参数设置。无线模式时发送与接收共用一个频率半双工间歇工作。在时间上分配如下：在1秒钟之内，可以有F帧的数据结构，见图5。

每一帧数据内有一个帧头信号FH，长度为L比特，占据一个时隙，由无线或红外集信基站发出。它包括导引信号及参数数据组成。导引信号是2个长度为K比特的特定序列，用于同步帧头信号FH并携带基本码率信息。参数数据是集信基站发出的局部控制参数组，由启动时间参数TC、功率控制参数PC、码率控制参数RC、虚拟地址码VAC、帧头指令码构成。

帧头指令码：由基站发出的帧头指令和帧头信息，长度为I比特。帧头指令又包括帧头模式码和帧头状态码及帧结构码。帧头模式码给出工作的模式：红外-红外、红外-无线、无线-红外、无线-无线。帧头状态码包括：交通信息状态、泊车状态、寻呼状态、报告状态、查询状态、搜索状态。信息包括附加随机数、动态信息。

启动时间参数TC：控制电子无线牌照重新启动时间参数，长度为T比特。时间为1秒到1小时共16个离散值，为1，2，3，4，6，8，12，16，32，64，128，2 56，512，1024，2048，4096秒。

功率控制参数PC：控制电子无线牌照发射功率的参数，长度为P比特。可提供64种可能的不同功率等级。

码率控制参数RC：控制电子无线牌照发射码率的参数，长度为R比特。可提供8种不同码率。

虚拟地址码VAC：虚拟的集信基站的地址编码，以区别于相邻的集信基站，长度为V比特。其最高位若为0，则是路口，否则则是停车场。

对每一个帧头信号FH采用16比特的循环校验码，由生成多项式生成。

在帧头信号FH之后是一个报告时段R，包含有m个报告时隙，R₁，R₂，R₃，…，R_m，可供每个车辆随机使用，以报告车辆牌照。报告时隙中包括隔离码、报告状态码、用户码、车辆ID牌照码和校验码。报告状态码用于标识车辆的状态，如特殊车辆、临时牌照车辆、普通车辆、救护车辆、消防车辆、巡逻车辆、运钞车辆等。用户码用于标识用户动态信息。假设车辆ID牌照码为：省份标志+字母标志+6到8位数字，共占有40比特。报告时隙中包这里报告时隙的校验码为32比特循环校验码。一辆车牌照报告时隙总共有码位L比特。

在一帧数据的m个报告时隙之后，有一个H时隙，用于完成车中人员与电子车牌的无线通信，传达各种求助或告急信息。

在一帧数据中还有一个广播时段B，包含n个通告时隙，B₁，B₂，B₃，…，B_n，用以告知发送牌照报告的车辆已经收到其所发报告。每两个时隙之间均有隔离码以利于分割。通告时隙中包括隔离码、通告状态码、通告指令码、车辆ID牌照码和校验码。通告时隙的码位也为L比特。通告状态码给出当前集信基站与电子车牌间关系的动态信息。通告指令码则是针对某电子车牌发出指令信息。广播时段B中的空时隙将用于发送日期和时间信息及其他交通信息，并由状态码加以标识。通告时隙的校验码也是32比特循环校验码。当电子牌照工作在临时牌照时，内部日期计数器的溢出将会要求电子车牌利用空时隙更新其日期。

在正常工作状态下报告模式的时间流图见图6，其中假定有3辆车同时使用第1帧，第1辆和第3辆车占用了同一个时隙，故发生碰撞需要重新发射，而第2辆车则在第1帧中顺利通过。

当无线红外双模式电子车牌106接收到集信基站发出的帧头信号FH后，根据接收到的序列决定其基础码率。如序列为全1则采用缺省码率，否则由导引信号的变化速率判断。缺省的帧头码率为16kb/s。指令码中的帧结构码将指示帧结构参数m和n的数值。帧结构参数L、K、I、T、P、R、V等可通过编程时改变。例如可取L＝100，I＝14，K＝44，T＝4，P＝6，R＝3，V＝5做为最小码率帧结构参数。帧结构参数的选择将影响传输所需的带宽。如采用最小码率帧结构，对每秒车流量小于25辆的场合，所需最大传输码率为48kb/s，可使车辆漏报率低于百万分之一。

4集信基站

集信基站包括无线集信基站101或红外集信基站102，或两者的结合，设立在需要交通和车辆管理的场所，如大小交通路口、广场、高速公路、固定车道检查站、桥梁、隧道、停车场等收费管理场所。集信基站还可以安装在车辆和飞行器上，或由人携带，而成为流动检查器103。集信基站与经过或处于其覆盖面积下的车辆通过通信，获得车辆的车牌编码及相关信息。

这一过程是由集信基站连续发出要求报告车辆牌号的发射请求和关于基站自身的信息，其中包括虚拟地址、功率控制参数、码率控制参数、时间重复参数和附加随机数等。当经过或处于其覆盖面积下的交通车辆接收到发射请求时，经随机延时后报出该车辆的身份码和状态码。集信基站在接到车辆的身份码和状态码并且经验证无误后，发出答谢码通知该车辆报牌结束。

集信基站的结构见图7。

集信基站由天线300、锁相时钟产生器301、无线发射机302、无线接收机303、红外发射和接收光管阵列304、有线收发接口306和其核心部分微处理机单元305组成。无线发射机302和无线接收机303具有同时与分控中心104和无线红外双模式电子车牌106无线通信的能力。集信基站还有红外发射和接收光管阵列接口304，能同时接收和驱动多个红外器件，并可并行处理多组数据。有线收发接口306的作用是为与分控中心进行有线通信而设。

核心部分微处理机单元305采用通用数字信号信息处理芯片实现，其主要功能为：

·干扰频率分析-分析中心载频所在频段干扰频率功率谱

·跳频控制-根据功率谱和碰撞检测分析结果决定是否需要跳频

·碰撞检测-根据接收到的数据判断车牌报告是否碰撞

·编解码及扰码-收发编解码及扰码

·功率控制-根据区域大小和接收状况及特殊要求，动态决定双模式电子车牌的发射功率

·码率控制-根据车流量大小动态，动态决定双模式电子车牌的传输码率

·启动时间控制-根据区域大小和阻塞状况及特殊要求，动态决定双模式电子车牌的重新启动时间

·通信控制-管理与协调各种通信方式使系统能够正常运行

·模式控制-根据需要选择不同的通信模式，实现红外-无线-有线之间的转换

·距离估计-根据返回的时隙信号时间延迟估算应答的车辆的距离

·信息处理-各种接收到和将发射的数据的综合处理

·系统自检-进入自我检查状态

·紧急状态报警-当集信基站无法正常工作时，发出紧急状态报警

·信息广播-与车载信息处理装置的通信，提供了由城市交通车辆监管中心到驾驶员通信途径，以解决道路阻塞提示和安全行车事项。

干扰功率谱分析的目的为：检测和分析集信基站所用频段内的日常无线电环境躁声，选择躁声功率谱较小的频率为中心载频；检测和分析集信基站所用频段内的突发的恶性无线电干扰，并根据其干扰强度判断所须的无线集信基站101与和电子车牌106的发射功率；若干扰强度超过容许限度，则向分控中心104提出中断申请和报警信号。分控中心104可根据相邻的几个集信基站检测到的躁声功率谱密度，推算出固定的强力广谱无线电干扰源和突发的恶性无线电干扰源的位置及移动信息。干扰功率谱的检测和分析将提供必要的信息，有助于清除有害的无线电干扰源，确保系统工作的更加可靠。此外在频段的选用上应尽可能地使用特殊的通信频段以减小无线电环境躁声。

集信基站不但在通信模式上支持红外、无线和有线三种方式，在操作模式方面也有不同。所支持的操作模式为：

·报告模式-正常的工作模式之一。进入覆盖范围内所有的车辆按先后顺序陆续启动并报告车牌。报告成功后停止报告，直到启动时间记数降为零时，再次待命启动。可工作于红外、无线或混合模式。

·查询模式-正常的工作模式之一。进入覆盖范围内的车辆按指令要求报告车牌。报告成功后停止报告，除非接到再次查询请求。可工作于红外、无线或混合模式。用于对车辆的查询。

·寻呼模式-紧急的工作模式之一。通常由在固定的集信基站覆盖范围之外的流动集信基站即流动检查器103来执行，发送功率强大的间断的无线信号。信号的帧头信号FH的状态码将指示为寻呼状态，并在下行通告信道发出需要应答的车辆牌号。双模式电子车牌106要用无线模式应答。应答的方法是在后面的上行车牌报告信道中与之相对应的时隙中按指令要求的功率(通常为最大功率)发送1010，…，10序列。流动集信基站此时只检测有无应答，而不再做数据的常规检验，以增加由电子车牌到流动集信基站的通信距离。由于发送的是间断的无线信号，所以可以随时启动在其覆盖域内的电子车牌。流动检查器103根据返回的时隙信号时间延迟估算应答的车辆与流动检查器间的距离。

·搜索模式-紧急的工作模式之一。通常在城区之内，分控中心104或城市交通车辆管理中心105发出指令，由几个固定集信基站通过交替地改变发射功率而改变各自的覆盖范围来实现。其目的是搜索在正常工作模式下无法探测的死区之中是否存在要搜索的车辆牌号。在增加覆盖范围的同时，要相应的提高传输码率。帧头信号FH的状态码将指示为搜索状态，利用同定集信基站通过在下行通告信道的最后一个时隙发出需要应答的车辆牌号，然后在下一帧上行通告信道的最后一个时隙等待应答的信号。需要应答的车辆的应答信号也是一个1010，…，10序列。固定集信基站此时只检测有无应答，而不再做数据的常规检验，以增加由电子车牌到集信基站的通信距离。通过交替地改变发射功率而改变各自的覆盖范围的方法可见图8。图中F1，F2，F3和F4是不同的频率。可根据各集信基站返回的时隙信号时间延迟估算出车辆的位置。

·测试模式-集信基站还可以工作在测试模式。测试模式是一种被动工作模式，用于测试阶段模拟若干个电子车牌发出车牌报告和接收通告的过程。集信基站具有通信接口和与外部计算机通信的功能。外部计算机可以显示并控制集信基站的工作状态。

·联机检索-集信基站还可以通过与外部计算机通信并分时工作于联机检索状态。集信基站的便携型装备可由人携带或车载或安装在飞行器上，构成流动检查器103。

Claims (16)

1一种采用单芯片集成系统(SOC)和专用集成电路(ASIC)技术的电子车牌，其特征在于：除红外发射与接收管外，该电子车牌内的所有有源部分由一个单芯片系统集成(SOC)的专用集成电路(ASIC)完成，具有面积小，功耗低和难以分解等优点，从而提高了可靠性和保密性，降低了系统成本；该集成单芯片系统包括无线和红外收发器，电源启动控制，微处理器和ID编码区；可用加密软件控制激光刻写ID编码区，并通过联网进行车辆数据和刻写者签名的备案。由于无法私自更改ID编码，可保证车牌编码和车辆身份的唯一性。该电子车牌可安装在车辆的任何部位，包括前端或后端，并受坚硬的金属外壳保护。

2如权利要求1所述的电子车牌其特征在于：同时具有无线与红外双通信模式用于与集信基站通信，以适应多种不同类型的应用。无线模式适用于大或小的范围且无方向性要求的场合，如车流量繁忙的干线或广场及大小路口，而红外模式则适用于小范围并对方向性有所要求的固定车道、路桥、收费口、停车场出入口等。双通信模式克服了单一模式的很多缺点，如不能兼顾覆盖面积和方向性，扩大了应用范围，彌补了无线与红外单一模式结构的不足。无线与红外双通信模式可有4种接受与发射方式：红外-无线、红外-红外、无线-无线、无线-红外。当集信基站采用红外模式与电子车牌通信时，可以强令电子车牌用无线或红外方式立即发送车牌报告。

3如权利要求1、2所述的电子车牌与集信基站的随机通信方式。该通信方式分为上行和下行两信道，其特征在于：电子车牌到集信基站的通信为上行信道，用作车牌报告，采用的是一种新的动态的定时隙多用户随机共用方式(Slotted ALOHA)；由集信基站到电子车牌的通信下行信道是广播信道；无线通信方式为半双工时分复用，并在区域上采用频分复用；通信频率可根据允许灵活选择。上行信道将时间分为若干时隙，每辆车都可随机使用。当一个时隙只被一辆车占用时，报告则可能被集信基站正确接收。当一个时隙被大于一辆车占用时，则根据循环校验错误判为碰撞。下行信道广播通告包括发射功率，传输码率，重复启动时间，虚拟地点参数，同步信息，日期和时间信息及其他交通信息，并用通告时隙通知其车牌报告已被正确接收的车辆。电子车牌若收不到来自集信基站的正确接收通知，则判断为上行报告遭到碰撞，并在随机延时后重发车牌报告，直到收到正确通知或超过最大时限为止。

4如权利要求1、2、3所述交通车辆动态监管系统之中的一种动态系统最优化管理方法，其特征在于：集信基站能实时动态地实现发射功率、传输码率、重复启动时间参数的自动调整；集信基站可根据其类型给出信号的帧结构，最大限度地合理利用有限带宽；集信基站根据车流量及碰撞概率，可动态决定通信系统的系统参数，如电子车牌发射功率和重复启动时间，以降低平均发射功率，减小系统对无线资源的占用和对环境的电磁污染；集信基站根据车流量及碰撞概率自动控制上行与下行码率，以应付瞬间突增的车流量；重复启动时间决定再次报告的时间间隔；所有的系统参数均可由人为干预，或通过网络通信来重新设置。集信基站与城市交通车辆监管中心的通信可采用无线或有线的方式实现。

5如权利要求2、3、4所述交通车辆动态监管系统之中的流动检查器其特征在于：具有与集信基站相似的硬件设备和相应功能；可使用无线红外双模式工作；流动检查器可被车载或人携，或安装在飞行器上；可根据具体情况附加车牌文字和数字图象识别功能。

6如权利要求1、2、3、4所述的电子车牌与一种车内的信息处理装置的双向通信方式，其特征在于：驾驶员可通过信息处理装置或微动开关，改变电子车牌的用户码，并通过电子车牌与集信基站的通信，再由后者向城市交通车辆监管中心报告，实现在特殊需要时的呼救，求援及车辆防盗；集信基站与车载信息处理装置的通信，提供了由城市交通车辆监管中心到驾驶员通信途径，以解决道路阻塞提示和安全行车等事项。车内的信息处理装置可根据具体需要选择安装。

7如权利要求1、2、3、4、5所述交通车辆动态监管系统与电子车牌可以工作于特殊的寻呼模式，其特征在于：流动检查器在集信基站覆盖范围之外，利用无线或红外工作模式发送一个或多个需要寻找的车牌号码，以强迫形式命令其覆盖范围之内的所有符合这些号码的电子车牌用指定的发射参数和形式应答；流动检查器根据返回的信号时间延迟估算应答的车辆与流动检查器间的距离；通过改变发射功率而改变流动检查器的覆盖范围。该特殊寻呼模式主要用于寻找丢失的车辆。

8如权利要求1、2、3、4、5所述交通车辆动态监管系统与电子车牌可以工作于特殊的查询模式，其特征在于：流动检查器可利用大功率红外发光管或强力激光红外发射枪，启动前方被追踪的车辆电子车牌，强令其发送车牌号码；也可在固定的场点使用，如固定的车辆检查站。该查询模式用于检查可疑车辆。

9如权利要求1、2、3、4、5所述交通车辆动态监管系统与电子车牌可以工作于特殊的搜索模式，其特征在于：由分控中心或城市交通车辆管理中心发出指令，令某区域内的集信基站交替地改变其发射功率，因此改变其覆盖半径，用于搜索在市区中平时不能覆盖的死区，强令被搜寻的车辆发出应答。可根据各集信基站返回的信号时间延迟估算出车辆的位置。该搜索模式用于在市区搜索丢失的车辆。

10如权利要求1、2所述的电子车牌可以有特殊的工作模式，其特征在于：可由授权发牌部门控制其工作为临时牌照模式或特殊牌照模式。临时牌照模式由内部记数器定时或通过接收集信基站所发的日期时间信息并受其控制，在指定的日期内工作，而在此之外则失效。特殊牌照模式是针对军车和需要保密行踪的特殊车辆。特殊牌照的号码具有特殊标志，不被数据库所记录。

11如权利要求1、2所述的电子车牌其特征在于：采用无源待命，顺序启动逻辑，单片运行，以减小平均功耗；并由微型电池独立供电，无须与汽车蓄电池相连；在特定的指令下可报告电池余量；易于独立安装和系统实施。

12如权利要求1、2所述的电子车牌其特征在于：有防拆卸保护功能，非授权单位的拆卸必然导致车牌失效和报警；具有安装短路回路，在安装并且起动后保持接通状态，并有冗余保护以防止由各种机理引起的误失效；而遇拆卸则造成断路，使芯片退出工作状态而失效；电子车牌在安装后，必须接收启动密钥方可启动；可与车内的信息处理装置相配合，构成完整的防盗系统。

13如权利要求1、2所述的电子车牌其特征在于：具有自测试功能(BIST)，以保证大规模生产中的质量控制；具有自我错误诊断功能。

14如权利要求1、2、3、4、5所述交通车辆动态监管系统与电子车牌具有一定的防干扰、检测干扰的能力和报警功能，其特征在于：集信基站可对干扰频率进行分析，包括集信基站所用频段内的日常无线电环境躁声，选择躁声功率谱较小的频率做为中心载频；分析集信基站所用频段内的突发的恶性无线电干扰，并根据其干扰强度调整集信基站和电子车牌的发射功率；若干扰强度超过容许限度，则向分控中心提出中断申请和报警信号；分控中心可根据相邻的几个集信基站的躁声功率谱密度，推算出突发的恶性无线电干扰的位置及移动信息。

15如权利要求1、2、3、4、5所述集信基站可以工作于测试模式，其特征在于：两个集信基站分别工作在主动和被动工作模式；主动模式具有集信基站正常功能，而被动模式用于产生若干个电子车牌发出车牌报告和模拟接收通告的过程；集信基站具有通信接口和与外部计算机通信的功能；外部计算机可以显示并控制集信基站的工作状态。

16如权利要求1、2所述电子车牌的改型装置与权利要求3、4所述交通车辆动态监管系统其特征在于：电子车牌的核心是一个单芯片系统集成(SOC)的专用集成电路(ASIC)，具有体积小，重量轻，与天线或红外发射和接收光管组合后可转变成其他应用，如用于各种移动目标的发现、跟踪、定位。

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