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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugkommunikationssystem,
das eine an einer Straße
angebrachte Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Antenneneinheiten
aufweist, die vorbestimmte Kommunikationsbereiche auf der Straße einstellen,
und eine in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung beinhaltet, die
in einem Fahrzeug vorgesehen ist und die mit der an der Straße angebrachten
Vorrichtung kommuniziert, wenn das Fahrzeug einen der Kommunikationsbereiche
durchläuft.
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Bei
einem typischen herkömmlichen
automatischen Gebührenabrechnungssystem
für gebührenpflichtige
Straßen,
wie zum Beispiel Autobahnen, ist ein Fahrzeug mit einer Kommunikationsvorrichtung
(das heißt,
einer in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung) versehen, die
eine im voraus registrierte Kennung oder dergleichen speichert,
und ein Ort zur Gebührenabrechnung
ist mit einer anderen Kommunikationsvorrichtung (das heißt, einer
an einer Straße
angebrachten Vorrichtung) versehen, die mit der in einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung kommuniziert, wenn das Fahrzeug einen Kommunikationsbereich
durchläuft,
der von der an der Straße angebrachten
Vorrichtung bestimmt wird, um zu erkennen, daß das Fahrzeug, das die registrierte
Kennung aufweist, den Bereich durchlaufen hat, und die das Ereignis
speichert, um zu ermöglichen,
daß die Gebühr auf der
Grundlage der aufgezeichneten Daten von einer anderen Einrichtung
abgerechnet wird.
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Jedoch
sind alle solchen herkömmlichen Systeme
im allgemeinen für
eine einzelne Fahrspur ausgelegt und weisen daher bei einem Anwenden
an einer typischen Straße,
die eine Mehrzahl von Fahrspuren aufweist, Schwierigkeiten auf.
Ein Gebührendatenkommunikationssystem,
das an einer Straße mit
einer Mehrzahl von Fahrspuren anwendbar ist, ist zum Beispiel in
der
JP 05324967 AA offenbart.
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Dieses
Straßengebührenabrechnungssystem,
das kontaktfreie IC-Karten verwendet, ist so ausgelegt, daß es die
Zuverlässigkeit
bei einer drahtlosen Kommunikation zwischen einer an einer Straße angebrachten
Vorrichtung und kontaktfreien IC-Karten bei einer Kontrollschranke
verbessert. Bei diesem System ist eine in einer Kontrollschranke
vor gesehene straßenseitige
Vorrichtung an eine Mehrzahl von Antennen angeschlossen, die so
angeordnet sind, daß die
Kommunikationsbereiche der Antennen in der Fahrzeugbewegungsrichtung
bezüglich
jeder Fahrspur voneinander verschoben sind, um die Gelegenheiten
zu erhöhen,
bei welchen eine Kommunikation zwischen der straßenseitigen Vorrichtung und den
kontaktfreien IC-Karten des Fahrzeugs möglich ist.
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Dieser
Aufbau beseitigt die Notwendigkeit, ein automatisches Gebührenabrechnungsverfahren mit
einzelnen Fahrspuren durchzuführen,
die bei einer gebührenpflichtigen
Straße,
wie zum Beispiel einer Autobahn, bei der eine Gebührenabrechnung
benötigt
wird, getrennt sind, sondern führt
das automatische Gebührenabrechnungsverfahren
für die
Mehrzahl von Fahrspuren durch, wenn sie vorhanden sind, wodurch
die benötigte
(menschliche) Arbeitskraft verringert wird, und das Eintreten von
Verkehrsstauungen, die an Gebührenständen auftreten,
verringert wird.
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Da
das zuvor beschriebene herkömmliche System
jedoch erfordert, daß Antennen über eine lange
Strecke angeordnet werden, ist es notwendig, daß die Antennen auch in engen
Installationsräumen verwendbar
sind. Um dies zu vermeiden, ist ein Aufbau, der ein ähnliches
Verfahren verwendet, es aber erlaubt, daß die Antennen über eine
verringerte Strekke angeordnet werden, wie folgt.
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Bei
einem beispielhaften Aufbau ist eine Mehrzahl von Antenneneinheiten
so vorgesehen, daß Kommunikationsbereiche
einzelnen Fahrspuren einer Straße
entsprechend vorgesehen sind und so, daß der Kommunikationsbereich
jeder Antenneneinheit den benachbarten Kommunikationsbereich überlappt,
so daß die
Kommunikationsbereiche der Antenneneinheiten die gesamte Straßenbreite
ohne jeden Kommunikationsblindbereich bedecken. Unterschiedliche
Sendezeitpunkte werden für
die Antenneneinheiten bestimmt, deren Kommunikationsbereiche einander überlappen,
und unterschiedliche Signalfrequenzen werden für die Antennen innerhalb eines
Bereichs bestimmt, in welchem die in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtungen die Signale empfangen können, womit zuverlässige Kommunikationen
ermöglicht
werden.
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Aufgrund
eines erwarteten Nachteils, wie er nachstehend beschrieben wird,
weist dieser Aufbau jedoch dadurch ein Problem auf, das die Kommunikation
zwischen einer in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung und einer
Antenneneinheit fehlschlagen kann. Ein beispielhafter Aufbau, bei
dem ein solcher Nachteil auftritt, wird unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben.
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11 zeigt
eine Signalschranke 1, die sich über die Breite einer Straße ausdehnt,
auf welcher sich Fahrzeuge von unten nach oben auf dem Zeichnungsblatt
bewegen. Die Signalschranke 1 ist mit zwei Antenneneinheiten 2, 3 versehen,
die Kommunikationsbereiche 4 bzw. 5 definieren.
Die Kommunikationsbereiche 4, 5 weisen einen gemeinsamen Überlappungsbereich
D auf. Wenn eine Vorrichtung 6, die in einem Fahrzeug angebracht
ist, durch einen peripheren Randbereich von einem der Kommunikationsbereiche
geht, wird mindestens eine der Antenneneinheiten 2, 3 mit
der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung kommunizieren. Die
Anten neneinheiten 2, 3 senden Pilotsignale, Abfragesignale und
unmodulierte Trägerwellen über den
Kommunikationsbereichen 4, 5 an unterschiedlichen
Frequenzen und zu unterschiedlichen Sendezeitpunkten.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6, die den
Kommunikationsbereich 4 oder 5 durchläuft, ein
Pilotsignal von der Antenneneinheit 2 empfängt, bestimmt
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 die Antenneneinheit 2 als einen
festgelegten Kommunikationsteilnehmer, um eine Kommunikation weiter
fortzusetzen, und bleibt ohne Reaktion auf Pilotsignale von der
anderen Antenneneinheit 3, bis die Kommunikation endet.
Dieser Aufbau vermeidet somit den Nachteil, daß die Vorrichtung 6,
wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 den Überlappungsbereich
D durchläuft,
Pilotsignale aus beiden Antenneneinheiten 2, 3 empfängt, womit
eine Funkstörung
auftritt.
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Da
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 jedoch
die unmodulierte Trägerwelle
von der Antenneneinheit 2 mit einem Reaktionssignal moduliert,
wenn sie das Reaktionssignal sendet, wird der Sendebereich, in dem
das Signal von der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 6 von
der Antenneneinheit 2 empfangen werden kann, das heißt, der
Aufwärtsbereich 4AU,
durch Signalenergiedämpfung
kleiner als der gemacht, in dem die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 6 das Signal von der Antenneneinheit 2 empfangen
kann, das heißt,
der Abwärtsbereich 4AD.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 einen Abschnitt
des Überlappungsbereichs
D durchläuft,
der sich in der Nähe
der Antenneneinheit 3 befindet, wie es in 11 gezeigt
ist, kann es einen Fall geben, in dem sich die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 6 innerhalb des Abwärtsbereichs 4AD der
Antenneneinheit 2, aber außerhalb des Aufwärtsbereichs 4AU der
Antenneneinheit 2, befindet, wenn sie ein Pilotsignal von
der Antenneneinheit 2 empfängt.
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In
einem solchen Fall sendet die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6,
wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 einmal
ein Pilotsignal von der Antenneneinheit 2 empfangen hat (siehe 12B und 13B),
ein Pilotreaktionssignal und wartet auf ein Abfragesignal von der
Antenneneinheit 2 (siehe 12C und 13C). Andererseits kann die Antenneneinheit 2 das
Pilotsignal, das als Reaktion auf das Pilotsignal von der in einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung 6 gesendet wird, nicht empfangen
und wird nach einer vorbestimmten Zeitdauer erneut ein Pilotsignal
senden.
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Dann
wird die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 erneut
ein Pilotsignal von der Antenneneinheit 2 empfangen und
kann deshalb keine Kommunikation starten. Da das Pilotsignal von
der Antenneneinheit 3 ungültig gemacht worden ist, wie es
in den Zeitablaufsdiagrammen der 12A bis 12D gezeigt ist, kann die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 6 auch dann keine Kommunikation durchführen, wenn
die Vorrichtung 6 tatsächlich
mit der Antenneneinheit 3 kommunizieren sollte (siehe 12D und 13D).
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 6 einen peripheren
Abschnitt des Kommunikationsbereichs 4 durchläuft, kann
es auf eine ähnliche
Weise einen Fall geben, in dem es ein verringerter Pegel eines Abfragesignals
von der Antenneneinheit 2 der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 6 unmöglich macht,
ein Empfangen des Signals davon fortzusetzen, auch wenn die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 6 einmal ein Abfragesignal von
der Antenneneinheit 2 empfangen hat und eine Kommunikation
damit gestartet hat.
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Die
EP 0 609 453 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Identifikation eines bewegten Objektes, wobei
z. B. eine in einem Fahrzeug angebrachte Kennungseinheit (Antworteinheit)
auf den Empfang eines Schreib-Signals von einer Schreib-Antenneneinheit unter
mehreren stationären
Antenneneinheiten an einer Straße,
die mit unterschiedlichen Frequenzen senden, die Daten in einen
Datenspeicher schreibt. Wenn der Schreibprozess ausgeführt ist,
setzt eine Steuerschaltung der Kennungseinheit ein Vollendungs-Flag.
Danach verhindert die Steuerschaltung aufgrund des gesetzten Vollendungs-Flags
einen Schreibprozeß sogar
denn, wenn Schreib-Signale wiederholt im selben Kommunikationsbereich
derselben Schreib-Antenneneinheit empfangen werden, wodurch ein
mehrfaches Schreiben verhindert wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin,
die zuvor erwähnten
Probleme zu lösen
und ein Fahrzeugkommunikationssystem zu schaffen, das eine Kommunikation
zwischen einer in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung, die einen Überlappungsbereich
durchläuft,
in dem die Kommunikationsbereiche einer Mehrzahl von Antenneneinheiten
einer mehrspurigen Straße überlappen,
und einer der Antenneneinheiten ohne ein Versagen ermöglicht,
sowie eine in einem Fahrzeug angebrachte Kommunikationseinheit zur
Verwendung bei solchen Systemen und ein Verfahren zum Betreiben
einer solchen in einem Fahrzeug angebrachten Einheit zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
für das
Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für die Kommunikationseinheit
und für
das Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bzw. 9.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein
Fahrzeugkommunikationssystem gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung beinhaltet eine Mehrzahl von Antenneneinheiten,
die einer Mehrzahl von Kommunikationsbereichen entsprechend vorgesehen
sind, die zu vorbestimmten Zeitpunkten Pilotsignale senden und die
zu dem Sendezyklus für
das Pilotsignal Abfragesignale senden, wenn ein Pilotreaktionssignal
empfangen wird; eine an der Straße angebrachte Vorrichtung,
die für
mindestens jene der Mehrzahl von Antenneneinheiten, deren Kommunikationsbereiche
benachbart liegen und einander überlappen,
einen anderen Zeitpunkt eines Sendens von Pilotsignalen oder Abfragesignalen
einstellt, um zu bewirken, daß diese
Antenneneinheiten in Übereinstimmung
mit dem anderen Zeitpunkt arbeiten, und die auf der Grundlage eines
empfangenen Signals ein Fahrzeug identifiziert, das einen der Kommunikationsbereiche
durchläuft;
eine in einem Fahrzeug vorgesehene in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung, die ein Pilotreaktionssignal sendet, wenn ein Pilotsignal
von einer der Antenneneinheiten empfangen wird, und die ein Abfragereaktionssignal
als Reaktion auf das empfangene Abfragesignal sendet, wenn ein Abfragesignal
von der gleichen Antenneneinheit empfangen wird, um eine Kommunikation durchzuführen; und
eine Kommunikationssteuereinheit, die in der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung vorgesehen ist, die ein Steuern durchführt, wenn
ein Pilotsignal von einer der Antenneneinheiten empfangen wird,
nachdem ein Pilotreaktionssignal zu der gleichen Antenneneinheit
gesendet worden ist, um die Kommunikation mit der Antenneneinheit ungültig zu
machen und ein Pilotsignal von einer anderen Antenneneinheit aufzunehmen.
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Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung startet die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung
eine Kommunikation mit der Antenneneinheit, von welcher die Vorrichtung
zuerst ein Pilotsignal empfängt und
bestimmt die Antenneneinheit als einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer,
wenn eine in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung einen Bereich
durchläuft,
in dem eine Mehrzahl von Kommunikationsbereichen überlappen,
und deshalb Pilotsignale von einer Mehrzahl von Antenneneinheiten empfängt. Wenn
das Pilotreaktionssignal von der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung von der Antenneneinheit ohne ein Versagen empfangen
werden kann, empfängt
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung ein Abfragesignal,
das von der Antenneneinheit gesendet wird, als Reaktion auf das Pilotreaktionssignal
und führt
eine nachfolgende Kommunikationsverarbeitung durch. Wenn das Pilotreaktionssignal
von der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung jedoch nicht
die Antenneneinheit erreicht, bestimmt die Antenneneinheit, daß es keine
Reaktion gibt, und sendet erneut ein Pilotsignal über ihren
Kommunikationsbereich.
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Als
Ergebnis empfängt
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung erneut ein Pilotsignal von
der Antenneneinheit und kann deshalb die nachfolgende Kommunikation
nicht starten. Jedoch macht die Kommunikationssteuereinheit dann
die Kommunikation mit dieser Antenneneinheit ungültig, um es der Vorrichtung
zu ermöglichen,
Pilotsignale von anderen Antenneneinheiten zu empfangen. Die Kommunikationssteuereinheit
schaltet somit schnell eine Kommunikation so um, daß die in
einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung mit anderen Antenneneinheiten
kommunizieren kann, während
sich die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung innerhalb der
Kommunikationsbereiche befindet, wodurch auch dann eine Kommunikation
ohne ein Versagen zwischen der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung
und einer der Antenneneinheiten erzielt wird, wenn die in einem
Fahrzeug angebrachte Vorrichtung einen Überlappungsbereich durchläuft.
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Desweiteren
kann das Fahrzeugkommunikationssystem so ausgelegt sein, daß die Kommunikationssteuereinheit,
wenn die Kommunikationssteuereinheit innerhalb einer vorbestimmten
Zeitdauer nach einem Senden eines Reaktionssignals für ein Pilotsignal
oder ein Abfragesignal von einer Antenneneinheit kein Abfragesignal
von der gleichen Antenneneinheit empfängt, die Kommunikation mit
der Antenneneinheit ungültig
macht und ein Pilotsignal von einer anderen Antenneneinheit aufnimmt.
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Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung sendet die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung
ein Pilotreaktionssignal und wartet auf ein zu sendendes Abfragesignal,
wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung einen Kommunikationsbereich erreicht
und ein Pilotsignal empfängt.
Eine Antenneneinheit sendet ein Abfragesignal unmittelbar nach dem
Empfangen des Pilotreaktionssignals als Reaktion auf das Pilotsignal.
Es ist somit sichergestellt, daß die
in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung auch dann mit einer der
Antenneneinheiten kommunizieren wird, wenn die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung einen Überlappungsbereich durchläuft.
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Danach
sendet die Antenneneinheit ein Abfragesignal und als Reaktion auf
dieses Signal sendet die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung ein
Reaktionssignal für
eine weitere Kommunikation. Jedoch kann das Senden eines Abfragesignals
fehlschlagen, zum Beispiel, wenn die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung einen peripheren Abschnitt des Kommunikationsbereichs
durchläuft.
In einem solchen Fall ermöglicht
die Kommunikationssteuereinheit, daß die Vorrichtung Pilotsignale
von anderen Antenneneinheiten emp fängt, da die Kommunikationssteuereinheit
die Kommunikation mit einer Antenneneinheit ungültig macht, wenn innerhalb
einer vorbestimmten Zeitdauer kein Abfragesignal empfangen wird,
während
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung als Reaktion auf ein
Abfragesignal zu einem Senden eines Reaktionssignals bereit ist.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung aus dem Kommunikationsbereich
der momentan kommunizierenden Antenneneinheit austritt und nicht
mehr imstande ist, die Kommunikation damit fortzusetzen, startet
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung somit schnell eine
Kommunikation mit einer anderen Antenneneinheit. Somit ist eine
Kommunikation zwischen der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung
und einer der Antenneneinheiten sichergestellt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Außenansicht des
Gesamtaufbaus des ersten Ausführungsbeispiels;
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3 eine
vertikale Querschnittsansicht einer an einer Straße angebrachten
Vorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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4 die
den Antennenelementen zugewiesenen Frequenzen und die Empfangsfrequenzcharakteristiken
einer in einem Fahrzeug an gebrachten Vorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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5 ein
einen in dem ersten Ausführungsbeispiel
nach einem Signalempfang von der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung durchgeführten Steuervorgang
darstellendes Flußdiagramm;
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6 positionelle
Beziehungen, wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung
einen Überlappungsbereich
zwischen zwei Antenneneinheiten durchläuft, in dem ersten Ausführungsbeispiel;
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7A bis 7D den
Zustand einer Kommunikation zwischen der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung und den Antenneneinheiten in dem ersten Ausführungsbeispiel
darstellende Zeitablaufdiagramme;
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8 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Flußdiagramm
eines Zeitgeberunterbrechungsprogramms gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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10A bis 10D den
Zustand einer Kommunikation zwischen der in einem Fahrzeug angebrachten
Einheit und den Antenneneinheiten in dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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11 eine überlappende
Beziehung der Antenneneinheiten gemäß dem Stand der Technik;
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12A bis 12D einen
gemäß dem Stand
der Technik auftre tenden eine Kommunikation unmöglich machenden Zustand; und
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13A bis 13D einen
gemäß dem Stand
der Technik auftretenden eine Kommunikation unmöglich machenden Zustand.
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Im
weiteren Verlauf werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Das
erste Ausführungsbeispiel,
in welchem die vorliegende Erfindung an einem Gebührenabrechnungssystem
für eine
Autobahn angewendet wird, wird im weiteren Verlauf unter Bezugnahme
auf die 1 bis 7D beschrieben.
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Es
wird zuerst Bezug auf 2 genommen, welche eine Gesamtansicht
des Systems darstellt, wobei eine gebührenpflichtige Autobahn 11 (lediglich Fahrspuren,
die eine Verkehrsrichtung aufweisen, sind gezeigt) drei Fahrspuren 12, 13, 14 aufweist.
Ein vorbestimmter Gebührenabrechnungspunkt
ist mit einer Signalschranke 15, die sich über der
Straße 11 ausdehnt,
versehen. Die Signalschranke 15 dient als eine an der Straße angebrachte
Vorrichtung. Die Signalschranke 15 weist Antenneneinheiten 16 bis 18 auf,
die den jeweiligen Fahrspuren 12 bis 14 entsprechend
nach unten gerichtet sind, um Kommunikationsbereiche 19 bis 21 zu
bestimmen.
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Die
Kommunikationsbereiche 19 bis 21 sind in einer
solchen Richtung von den jeweiligen Antenneneinheiten 16 bis 18 eingestellt,
daß sie
einen sich nähernden
Verkehr (durch Kraftfahrzeuge 29 dargestellt) bedecken.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
weist die Antenneneinheit 16 Antennenelemente 22a, 22b auf,
die Kommunikationsbereiche 19a bzw. 19b bestimmen,
die als Ergebnis zusammen den Kommunikationsbereich 19 vorsehen. Ähnlich weist
die Antenneneinheit 17 Antennenelemente 23a, 23b auf,
die Kommunikationsbereiche 20a bzw. 20b bestimmen,
die als Ergebnis zusammen den Kommunikationsbereich 20 vorsehen.
Die Antenneneinheit 18 weist Antennenelemente 24a, 24b auf,
die Kommunikationsbereiche 21a bzw. 21b bestimmen, die
als Ergebnis zusammen den Kommunikationsbereich 21 vorsehen.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, weisen alle Antenneneinheiten 16 bis 18 einen
wasserdichten Aufbau auf, der (unter Verwendung der Antenneneinheit 16 als
ein Beispiel) einen Träger 25,
der mit der unteren Oberfläche
der Signalschranke 15 verbunden ist, die Antennenelemente 22a, 22b,
einen Steuerschaltungsbereich 26, der auf dem Träger 25 befestigt
ist, und eine Kunststoffabdeckung 27 auf, die bezüglich Funkwellen
durchlässig
ist. Der Steuerschaltungsbereich 26 beinhaltet einen elektrischen
Aufbau, wie er nachstehend beschrieben wird, der das Ansteuern der
Antennenelemente 22a, 22b für Sende- und Empfangsvorgänge steuert.
Die Antennenelemente 22a, 22b werden drehbar von
Haltewellen 28 gehalten, so daß die Ausrichtung der Abstrahlungsoberfläche jedes
Antennenelements 22a, 22b eingestellt werden kann.
Obgleich es in den Figuren nicht gezeigt ist, wird jedes Antennenelement
ebenso von einem bekannten Aufbau drehbar bezüglich Richtungen senkrecht
zu der Haltewelle 28 gehalten, so daß die Ausrichtung der Abstrahlungsoberfläche ebenso bezüglich Richtungen
senkrecht der Haltewelle 28 eingestellt werden kann.
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Die
Kommunikationsbereiche 19a, 19b hängen von
den Winkeln der Abstrahlungsoberflächen der Antennenelemente 22a bzw. 22b ab,
die als Ergebnis, wie es zuvor beschrieben worden ist, den Kommunikationsbereich 19 vorsehen.
Die zwei Kommunikationsbereiche 19a, 19b sind
so definiert, daß sie
einen Überlappungsbereich 19c ausbilden.
Somit liegen die Kommunikationsbereiche 19a, 19b benachbart
und belassen keinen Raum dazwischen (ähnlich erzeugen die anderen
Antennenelemte 23a, 23b und 24a, 24b Überlappungsbereiche 20c bzw. 21c).
Die Antennenelemente 22a, 22b geben zur Kommunikation
mit den in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtungen Mikrowellen
an Frequenzen ab, die voneinander verschieden sind.
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Jedes
der Antennenelemente 22a, 22b, 23a, 23b, 24a und 24b ist
ein Gruppenantennenelement des Mikrostreifentyps, das durch ein
Ausbilden von acht Teilflächen
einer im allgemeinen rechteckigen Gestalt auf einer der Seitenoberflächen einer
gedruckten Leiterplatte und ein Verbinden der Teilflächen durch Übertragungsleitungen
mit dem Einspeiseanschluß hergestellt
wird. Die verwendete gedruckte Leiterplatte ist aus einem Harzmaterial
ausgebildet und auf beiden Seiten bedruckt (das heißt, es ist
eine doppelt kaschierte gedruckte Leiterplatte). Das verwendete
Harzmaterial weist eine Dielektrizitätskonstante auf, die eine solche
Temperaturausdehnungscharakteristik aufweist, daß die Änderung innerhalb des Arbeitstemperaturbereichs
(zum Beispiel mit einer oberen Grenze von ungefähr 120°C) ein vorbestimmter Pegel oder
niedriger (zum Beispiel 1% oder niedriger) ist. Zum Beispiel kann
ein BT-Harzmaterial oder ein Glasepoxydmaterial verwendet werden.
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Obgleich
eine typische Gruppenantenne, die viele Teilflächen aufweist, Seitenkeulen
hervorbringt, verringern die Antennenelemente 22a, 22b Seitenkeulen
durch ein Einstellen der Impedanz der Übertragungsleitungen, um zu
verhindern, daß eine
Kommunikation unmöglich
machende Bereiche in dem Kommunikationsbereich auftreten. Zum Beispiel
ist jedes der Antennenelemente 22a, 22b so ausgelegt, daß es im
wesentlichen innerhalb eines Höhenbereichs
von ungefähr
1 bis 2 Meter den gleichen Bereich bedeckt; das heißt, den
Höhenbereich,
welchen die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 durchläuft.
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Die
Kraftfahrzeuge 29, die auf der Autobahn 11 fahren,
weisen Vorrichtungen 30 auf (in 2 gezeigt),
die in der Nähe
ihrer Armaturenbretter angebracht sind. Jede in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 weist
eine Antenne 31 zum Empfangen von Pilotsignalen und Abfragesignalen
von den Antenneneinheiten 16 bis 18 auf, wie es
in 1 gezeigt ist. Die Antenne 31 ist ebenso
eine Antenne eines Mikrostreifentyps, die zwei Teilflächen einer
im allgemeinen rechteckigen Gestalt aufweist, die auf einer gedruckten
Leiterplatte ausgebildet sind, wie sie für das Antennenelement 22a verwendet
wird. Die zwei Teilflächen
sind getrennte Teilflächen,
die zum Senden und Empfangen vorgesehen sind.
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Die
Antenne 31 reflektiert eine unmodulierte Trägerwelle
von der Antenneneinheit 16, während sie zum Senden eines
Reaktionssignals die Trägerwelle mit
dem Reaktionssignal moduliert. Das heißt, die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 sendet ein Reaktionssignal durch ein Empfangen
einer unmodulierten Trägerwelle
von den Antenneneinheiten 16 bis 18 innerhalb
der Kommunikationsbereiche 19 bis 21 und durch
ein Reflektieren von ihr als ein Reaktionssignal, während sie
es empfängt.
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Der
elektrische Aufbau des Systems wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Zuerst werden die ähnlich
aufgebauten Antenneneinheiten 16 bis 18 unter
Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Antenneneinheit 16 beschrieben.
Ein Steuerbereich 33 zum Steuern von Steuerschaltungen 32a, 32b,
die für
die Antennenelemente 22a bzw. 22b vorgesehen sind,
beinhaltet eine Steuerschaltung 34, eine Energieversorgungsschaltung 35 und
eine Schnittstellenschaltung 36 zum Austauschen von Daten
mit einer externen Vorrichtung.
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In
jeder der Steuerschaltungen 32a, 32b, die für die Antennenelemente 22a bzw. 22b vorgesehen sind,
moduliert eine Modulationsschaltung 37 eine Trägerwelle,
das heißt, ein
Oszillationsausgangssignal einer vorbestimmten Frequenz von einem
Oszillator 38, mit einem Abfragesignal oder einem Pilotabfragesignal,
das von der Steuerschaltung 34 vorgesehen wird, und gibt
es über
einen Zirkulator 39 zu dem Antennenelement 22a bzw. 22b aus.
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Eine
Empfangsschaltung 40 zur Signalverarbeitung, wie zum Beispiel
einer Demodulation, ist an einen Mischer 41 angeschlossen.
Der Mischer 41 empfängt
ein Oszillationsausgangssignal von dem Oszillator 38 und
empfängt
ebenso ein Funkwellensignal von dem Antennenelement 22a,
das einem Reaktionssignal entspricht. Die Trägerwelle und das Funkwellensignal,
das dem Reaktionssignal entspricht, werden von dem Mischer 41 gemischt
und dann zu der Empfangsschaltung 40 ausgegeben. Die Empfangsschaltung 40 demoduliert
das zusammengesetzte Signal in ein Reaktionssignal und gibt das Signal
zu der Steuerschaltung 34 aus.
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Jeder
der Oszillatoren 38, der für die jeweiligen Antennenelemente 23a bis 24b vorgesehen
ist, gibt die Trägerwelle
in der Form von Quasi-Mikrowellen innerhalb eines dazu zugewiesenen
vorbestimmten Frequenzbereichs, zum Beispiel in dem Band von 2.45
GHz, aus. Wie es in 4 gezeigt ist, ist jedem Oszillator 38 eine
der Frequenzen f1 bis f6 zugewiesen, die unterschiedliche schmale
Frequenzbereiche innerhalb des zuvor erwähnten Frequenzbands sind, und
gibt die zugewiesene Frequenz aus. Andererseits ist die in einem
Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 so ausgelegt, daß sie alle
Signale empfängt, die
den Oszillationsfrequenzen f1 bis f6 der Oszillatoren 38 entsprechen,
wie es nachstehend beschrieben wird.
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Die
derart aufgebauten Antenneneinheiten 16 bis 18 empfangen
Taktsignale, die den jeweiligen Antennenelementen 22a bis 24b entsprechend
gesteuert werden, von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt), die
durch die Schnittstellenschaltung 36 daran angeschlossen
ist. Die Taktsignale werden so bestimmt, daß die benachbarten Antenneneinheiten 16, 17 und 17, 18 an
Takten bzw. zu Zeitpunkten Pilotabfragesignale und Abfragesignale
ausgeben, die um die Hälfte
eines Abfragetaktzyklus voneinander verschoben sind. Wenn die in
einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 eines Kraftfahrzeugs
zum Beispiel einen Bereich durchläuft, in dem die Kommunkationsbereiche 19, 20 überlappen,
wird die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 nicht gleichzeitig
Pilotsignale von zwei Antenneneinheiten 16, 17 empfangen.
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In
der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30 beinhaltet
eine Steuerschaltung 42, die die Kommunikationssteuereinheit
bildet, einen Nur-Lese-Speicher bzw. ROM und einen Direktzugriffspeicher
bzw. RAM. Gemäß einem
im voraus gespeicherten Programm gibt die Steuerschaltung 42 verschiedene
Daten, wie zum Beispiel einen Identifikations- bzw. Kenncode des Fahrzeugs, als Reaktion auf
ein Pilotsignal oder ein Abfragesignal aus. Die Steuerschaltung 42 ist über eine
Sendeschaltung 43 und ebenso über eine Empfangsschaltung 44 an
die Antenne 31 angeschlossen.
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Die
Sendeschaltung 43 führt
in Übereinstimmung
mit einem Reaktionssignal eine Modulation durch, um die unmodulierte
Trägerwelle,
die von der Antenne 31 empfangen wird, zu modulieren, um
eine Senden durchzuführen,
und die Empfangsschaltung 44 demoduliert die Funkwelle,
die von der Antenne 31 empfangen wird, in ein Abfragesignal
und legt das Signal an die Steuerschaltung 42 an, womit
ein semidoppelter Aufbau ausgebildet ist. Die Steuerschaltung 42 ist
an einen Datenspeicher 45, das heißt, einen nichtflüchtigen
Lese/Schreibspeicher, angeschlossen. Eine Batterie 46 versorgt
die Schaltungen, die in der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30 vorgesehen
sind, mit Energie.
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Obgleich
es in den Figuren nicht gezeigt ist, ist die Steuerschaltung 42 mit
einer Startschaltung versehen, wel che die gesamte Vorrichtung startet, von
einem ”Ruhezustand” zu einem ”Aufwachzustand” umzuschalten,
um zur Kommunikation zu arbeiten und, wenn die Kommunikation endet,
die gesamte Vorrichtung zu dem ”Ruhezustand” umzuschalten,
um zum Empfang eines Signals von außen bereitzustehen. Dieser
Aufbau minimiert die Last auf die Batterie 46, wenn keine
Kommunikation durchgeführt
wird.
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Die
Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels
wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 7D beschrieben.
In einem Normalfall, in dem es angenommen wird, daß sich Kraftfahrzeuge
getrennt auf Fahrspuren 12 bis 14 bewegen, führen die
Antenneneinheiten 16 bis 18 eine Kommunikation
mit den in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtungen 30 der
Kraftfahrzeuge durch, die sich durch jeweilige Kommunikationsbereiche 19 bis 21 bewegen,
um Gebührendaten
ohne ein Versagen wie im Stand der Technik auszutauschen. Wenn die
Startschaltung die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 zu dem ”Aufwachzustand” umschaltet,
das heißt,
die Vorrichtung gestartet wird, führt die Steuerschaltung 42 zur
Kommunikation das Programm aus, das durch das Flußdiagramm
in 5 dargestellt ist.
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Bei
einem Normalbetrieb zur Kommunikation arbeitet die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 wie es nachstehend beschrieben
wird, wenn sie einen der Kommunikationsbereiche 19 bis 21 erreicht,
und ein Pilotsignal PLT empfängt.
Wenn die Steuerschaltung 42 gestartet wird, um das Programm
zu starten, erfaßt
und speichert die Steuerschaltung 42 zuerst den Lagecode
und die Codezahl der Signalschranke 15, die in dem empfangenen
Pilotsignal PLT beinhaltet sind, und bestimmt dann, ob das empfangene
Signal von irgendeiner der Antenneneinheiten 16 bis 18 herrührt (Schritt
S1). Wenn eine positive Bestimmung durchgeführt worden ist, bestimmt die
Steuerschaltung 42, ob das empfangene Signal ein Pilotsignal
PLT ist (Schritt S2). Wenn es ein Pilotsignal PLT ist, erzeugt die
Steuerschaltung 42 ei ne positive Bestimmung und schreitet
zu einem Schritt S3 fort, um zu bestimmen, ob das Pilotsignal PLT
das erste Pilotsignal ist, das von der Antenneneinheit empfangen
wird, anders ausgedrückt,
ob das Pilotsignal PLT von einer Antenneneinheit ist, von welcher
ebenso ein Pilotsignal PLT zu dem letzten Zeitpunkt empfangen worden
ist (Schritt S3). Wenn die Bestimmung negativ ist, schreitet der
Vorgang zu einem Schritt S4 und dann zu einem Schritt S5 fort.
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Im
Schritt S5 bestimmt die Steuerschaltung 42 die Antenneneinheit,
die das Pilotsignal PLT gesendet hat, als einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer
für die
spätere
Kommunikation und stellt einen Zustand ein, um Pilotsignale PLT
von den anderen Antenneneinheiten, wenn irgendwelche empfangen werden,
zurückzuweisen.
In diesem Zustand erzeugt die Steuerschaltung 42 ein Pilotreaktionssignal
als Reaktion auf das Pilotsignal PLT und reflektiert die unmodulierte
Trägerwelle,
die kontinuierlich von der Antenneneinheit 1 gesendet wird,
durch ein Modulieren von ihr mit dem erzeugten Pilotreaktionssignal
RSP, womit das Pilotreaktionssignal RSP gesendet wird. Das Pilotreaktionssignal
RSP überträgt einen
Identifikationscode, der als ein Code registriert worden ist, der
für die
in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 spezifisch
ist.
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Danach
empfängt
die Steuerschaltung 42 sequentiell Abfragesignale RC, WC
von der Antenneneinheit und tauscht dadurch Signale aus, um eine Kommunikation
durchzuführen.
Wenn an dem Ende einer Kommunikation ein Endsignal END empfangen wird,
stoppt die Steuerschaltung 42 den Kommunikationsvorgang
und kehrt zu dem ”Ruhezustand” zurück. Die
an der Straße
angebrachte Vorrichtung bestimmt dann, daß das Fahrzeug 29 oder
der Fahrer, der auf der Grundlage der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung 30 registriert ist, einer Gebührenabrechnungsverarbeitung
auszusetzen ist.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 zum Beispiel
mit der Antenneneinheit 16 kommuniziert, sendet die Antenneneinheit 16 ein Signal
RC1 zum Anfordern von Daten von der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung 30 als ein Abfragesignal, das dem Pilotsignal
PLT folgt. Das Signal RC1 zum Anfordern von Daten von der in einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung 30 überträgt einen Code, der die Lage
anzeigt, die Codezahl der Signalschranke und den registrierten Identifikationscode,
der der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30 entspricht,
wodurch bewirkt wird, daß die in
einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 lediglich dem
Empfang des Signals folgend einen Kommunikationsvorgang durchführt.
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Wenn
das Signal RC1 zum Anfordern von Daten von der in einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung 30 empfangen wird, liest die in
einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 Daten, wie zum Beispiel
Daten eines Kontoguthabens, aus, um ein Kartenlesesignal RD1 zu
erzeugen, und sendet dann das Signal auf die zuvor beschriebene
Weise zu der Antenneneinheit 16. Wenn die Antenneneinheit 16 das
Lesesignal RD1 empfängt,
sendet die Antenneneinheit 16 vorbestimmte Daten, die zur
Gebührendatenverarbeitung
benötigt
werden, als ein Schreibsignal WD1 zu der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30.
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Das
Signal WD1 überträgt eine
Gebührenanweisungscode,
Gebührenbetragsdaten,
eine Lagecodezahl, die Signalschrankencodezahl, den Identifikationscode
der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30, Betriebszeitdaten,
usw.. Wenn das Reaktionssignal RS1 von der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung 30 abnormal ist, führt die Antenneneinheit 16 eine
vorbestimmte Abnormalitätsverarbeitungsroutine
aus.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 das Schreibsignal
WD1 empfängt, führt die
in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 eine vorbestimmte
Schreibverar beitung durch. Die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 sendet
dann ein Schreibendsignal END1, das ein Lagecodesignal, die Signalschrankencodezahl
und den Identifikationscode der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30 überträgt, auf
die zuvor beschriebene Weise. Nach einem Empfang des Schreibendsignals
END1 sendet die Antenneneinheit 16 ein Endebestätigungssignal
ACK1 zu der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30,
um über
einen Empfang des Schreibendsignals END1 zu unterrichten. Nach einem
Empfang des Endebestätigungssignals
ACK1 bestimmt die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30,
daß die
Kommunikation beendet ist. Die Startschaltung stoppt, um die Vorrichtung 30 zu
dem ”Ruhezustand”, das heißt, dem gleichen
Zustand, bevor eine Kommunikation gestartet worden ist, umzuschalten.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 erneut
ein Pilotabfragesignal in den Kommunikationsbereichen 19 bis 21 der
an der Straße
angebrachten Vorrichtung 15 empfängt, nachdem sie eine Kommunikationsverarbeitung
beendet hat, ignoriert die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 das
Signal bezüglich
der gespeicherten Daten von Kommunikationsergebnissen, wodurch eine Beeinflussung
mit der Kommunikation durch andere in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtungen vermieden wird. Diese Funktionsweise hindert die in
einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 daran, eine wiederholte
Kommunikation mit dem gleichen Kommunikationsbereich 19 oder
den Kommunikationsbereichen der gleichen Signalschranke 15 zu wiederholen,
womit die Möglichkeit
eines doppelten Abrechnens einer Gebühr beseitigt wird.
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Zur
tatsächlichen
Gebührenverarbeitung
ist die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 so
ausgelegt, daß sie
eine IC-Karte bzw. eine Karte mit integrierten Schaltungen unterbringt.
Nach einem Durchlaufen des Kommunikationsbereichs 16 schreibt
die in einem Fahrzeug angebrachte Vor richtung 30 auf der
Grundlage von verschiedenen Daten, die durch das Schreibsignal WD1
spezifiziert sind, die Daten, die dem Betrag entsprechen, der durch
ein Subtrahieren der während
der Kommunikation gesendeten Gebührenbetragsdaten
von dem Guthaben erzielt wird, durch eine IC-Karten-Schnittstelle in
die IC-Karte.
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Ein
Sicherstellen einer zuverlässigen
Kommunikationsverarbeitung wird unter Bezugnahme auf den Fall beschrieben,
in dem ein Zustand eines Unmöglichmachens
einer Kommunikation auftreten kann, wie es in der vorhergehenden
Beschreibung des Standes der Technik beschrieben ist. Es wird angenommen,
daß das
Fahrzeug 29, das mit der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung 30 ausgestattet ist, einen Abschnitt des Überlappungsbereichs D
in der Nähe
der Antenneneinheit 17 durchläuft, wie es in 6 dargestellt
ist. Genauer gesagt wird es angenommen, daß die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 einen Abschnitt des Überlappungsbereichs D durchläuft, der
sich innerhalb des Abwärtsbereichs 19AD der
Antenneneinheit 16, aber außerhalb des Aufwärtsbereichs 19AU,
befindet und der sich innerhalb des Aufwärtsbereichs 20AU der Antenneneinheit 17 befindet.
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Wie
es in 7B gezeigt ist, gibt die Antenneneinheit 16 zur
Zeit t0 bis t7 wiederholt Pilotsignale PLT1 in dem Sendezyklus T
aus. Wie es in 7A gezeigt ist, gibt die Antenneneinheit 17 andererseits wiederholt
Pilotsignale PLT2 in dem gleichen Sendezyklus T wie dem der benachbarten
Antenneneinheit 16 aber zu einem um T/2, das heißt, um die
Hälfte des
Sendezyklus T, verschobenen Zeitpunkt aus.
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 ein Pilotsignal
PLT1 von der Antenneneinheit 16 empfängt, wird die Steuerschaltung 42 durch
einen Vorgang der Startschaltung von dem ”Ruhezustand” zu dem ”Aufwachzustand” umgeschaltet
und startet somit ein Arbeiten. Die Steuerschaltung 42 startet
das in 5 dargestellte Programm und führt Schritte S1 bis S6, wie
sie zuvor beschrieben worden sind, aus, um ein Pilotreaktionssignal
RSP1 als Reaktion auf das Pilotsignal PLT1 zu senden (siehe 7C).
In diesem Zustand hat die Steuerschaltung 42 ihren Kommunikationsteilnehmer für eine weitere
Kommunikation zu der Antenneneinheit 16 festgelegt (Schritt
S5). Wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 ein
Abfragesignal von einer anderen Antenneneinheit als dem momentan
festgelegten Kommunikationsteilnehmer, das heißt, der Antenneneinheit 16,
empfängt,
führt die
Steuerschaltung 42 im Schritt S7 eine negative Bestimmung
durch, um das Programm zu beenden.
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Da
jedoch die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 außerhalb
des Aufwärtsbereichs 19AU der
Antenne 19 angeordnet ist, obgleich sie sich innerhalb
des Kommunikationsbereichs 19 der Antenneneinheit 19 befindet,
erreicht in diesem Fall das Pilotreaktionssignal RSP1 von der in
einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30 nicht die Antenneneinheit 16.
Als Ergebnis sendet die Antenneneinheit 16 das Pilotsignal
PLT1 erneut zu dem nächsten Sendetakt.
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Da
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 das Pilotsignal
PLT1 erneut von der Antenneneinheit 16 empfängt, führt die
Steuereinheit 42 im Schritt S3, der den Schritten S1 und
S2 folgt, eine negative Bestimmung durch. Die Steuerschaltung 42 widerruft
dann die Festlegung des Kommunikationsteilnehmers (Schritt S8) und
macht die Kommunikation mit der Antenneneinheit 16 ungültig (Schritt
S9). Die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 widerruft
somit die Bestimmung der Antenneneinheit 16 als einen festgelegten
Kommunikationsteilnehmer, da die Antenneneinheit 16 als
Reaktion auf das Pilotreaktionssignal RSP1 kein Abfragesignal sendet,
und schaltet zu dem Zustand eines Wartens auf ein Pilotsignal von
einer anderen Antenneneinheit um. Wenn die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 später
ein Pilotsignal PLT1 von der Antenneneinheit 16 empfängt, wird
die Steuerschaltung 42 die Kommunikation damit durch ein
Durchführen einer
negativen Bestimmung im Schritt S3, wie es zuvor beschrieben worden
ist, ungültig
machen.
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Da
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 immer
noch den Überlappungsbereich
D durchläuft,
wird die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 ein
Pilotsignal PLT2 von der Antenneneinheit 17 empfangen.
Wenn dies geschieht, startet die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 eine
Kommunikation mit der Antenneneinheit 17, wie es zuvor
beschrieben worden ist. Auf diese Weise widerruft die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 die Bestimmung der Antenneneinheit 16 als
einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer, da die Kommunikation
unmöglich
ist, und ist schnell imstande, mit der anderen Antenneneinheit 17 zu kommunizieren,
wodurch eine Gebührenverarbeitung
ohne ein Versagen durchgeführt
wird (siehe 7D).
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
widerruft die Steuerschaltung 42, wenn die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 ein Pilotsignal PLT von einer
der Antenneneinheiten 16 bis 18 empfängt, ein
Pilotreaktionssignal RSP sendet und dann erneut ein Pilotsignal
PLT von der gleichen Antenneneinheit empfängt, die Bestimmung der Antenneneinheit
als einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer und macht die Kommunikation
mit anderen Antenneneinheiten gültig.
Das Ausführungsbeispiel
führt somit
als Ergebnis der in einem Fahrzeug angebrachten Vorrichtung 30,
die schnell den Kommunikationsteilnehmer umschaltet, wenn die Kommunikation
mit dem momentanen Kommunikationsteilnehmer unmöglich wird, und eine Kommunikation
mit einer anderen Antenneneinheit startet, eine Gebührenverarbeitung auch
dann ohne ein Versagen durch, wenn die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 den Überlappungsbereich
D durchläuft.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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Die 8 bis 10D stellen das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung
dar. Die das zweite Ausführungsbeispiel
von dem ersten Ausführungsbeispiel
unterscheidenden Merkmalen werden beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel
ist für eine
zuverlässige
Kommunikation auch in dem Fall ausgelegt, in dem die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 ein Pilotreaktionssignal als
Reaktion auf ein Pilotsignal von der Antenneneinheit 16 sendet
und dann ein Abfragesignal RC1 empfängt, um die Kommunikationsverarbeitung
zu starten, während
sie den Überlappungsbereich
D durchläuft, wie
es in 6 dargestellt ist, die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 den Kommunikationsbereich 19 der
Antenneneinheit 16 aber verläßt, bevor diese ein Abfragesignal
WC1, das dem Reaktionssignal RD1 folgt, von der in einem Fahrzeug
angebrachten Vorrichtung 30 empfängt. In diesem Fall könnte die
in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 ebenso den
Kommunikationsbereich 20 der Antenneneinheit 17 durchlaufen
und über
die Signalschranke 15 laufen, bevor sie eine Kommunikationsverarbeitung
beendet hat. Dieses Ausführungsbeispiel
ist so ausgelegt, daß es
ein solches unerwünschtes
Ereignis verhindert.
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Es
wird Bezug auf 8 genommen. Die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 weist einen Schaltungsaufbau
auf, bei welchem eine Steuervorrichtung 42 an eine Zeitgeberschaltung 47 angeschlossen
ist. Wenn die Steuerschaltung 42 die Kommunikationsverarbeitung
wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
startet, betreibt die Steuerschaltung 42 die Zeitgeberschaltung 47 wie
folgt. Die Steuerschaltung 42 betreibt die Zeitgeberschaltung 47 nach einem
Ausgeben eines Reaktionssignals im Schritt S6 des zuvor beschriebenen
Programms (siehe 5), das in Übereinstimmung mit dem Pilotsignal PLT1
von, zum Beispiel, der Antenneneinheit 16 ausgeführt wird
(siehe 10B).
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Die
Zeitgeberschaltung 47 zählt
eine Zeit, die zu dem Zeitpunkt eines Sendens eines Reaktionssignals
für ein
Abfragesignal beginnt und endet, wenn eine vorbestimmte Wartezeit
TW verstrichen ist (siehe 10C).
Nach einem Erfassen eines Verstreichens der Wartezeit TW gibt die
Zeitgeberschaltung 47 ein Unterbrechungssignal zu der Steuerschaltung 42 aus.
Durch ein Empfangen des Unterbrechungssignals von der Zeitgeberschaltung 47 führt die
Steuerschaltung 42 ein Zeitgeberunterbrechungsprogramm aus,
das in 9 dargestellt ist.
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Bis
die Zeitgeberunterbrechung auftritt, legt die Steuerschaltung 42 die
Antenneneinheit 16 als einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer
fest und widerruft Abfragesignale von anderen Antenneneinheiten,
wenn irgendwelche empfangen werden. Wenn während dieser Periode das nächste Abfragesignal
von dem festgelegten Kommunikationsteilnehmer, das heißt, der
Antenneneinheit 16, empfangen wird, führt die Steuerschaltung 42 im
Schritt S7 des Kommunikationshauptprogramms (siehe 5)
eine positive Bestimmung durch und schreitet zum Schritt S6 fort.
Die Zeitgeberschaltung 47 wird dadurch erneut gestartet.
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Wenn
andererseits kein Abfragesignal von der Antenneneinheit 16 empfangen
wird, bevor die Zeit der Zeitgeberschaltung 47 abläuft, bestimmt
die Steuerschaltung 42, daß die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung 30 aus dem Kommunikationsbereich 19 ausgetreten
ist und startet das Zeitgeberunterbrechungsprogramm, das in 9 dargestellt ist.
Die Steuerschaltung 42 widerruft die Bestimmung der Antenneneinheit 16 als
einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer (Schritt T1), macht
die Kommunikation mit der Antenneneinheit 16 ungültig (Schritt
T2) und beendet dieses Programm, um zu dem Kommunikationhauptprogramm
zurückzukehren
(siehe 5).
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Wenn
die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 während des
Betriebs der Zeitgeberschaltung 47 das nächste Abfragesignal
von der Antenneneinheit 16 nicht empfängt, wird die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung 30 mit diesem Aufbau fähig, ein
Pilotsignal PLT2 von der Antenneneinheit 17 zu empfangen
und die Antenneneinheit 17 als einen festgelegten Kommunikationsteilnehmer
für eine
weitere Kommunikationsverarbeitung einzustellen, während sie
sich innerhalb des Kommunikationsbereichs 20 befindet (siehe 10A und 10B). Daher
wird die Kommunikation zwischen der in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung 30 und der Antenneneinheit 17 und
die Gebührenverarbeitung zu
der Zeit beendet, zu der die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 den
Kommunikationsbereich 20 durchlaufen hat. Die in einem
Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 wird somit die Kommunikationsverarbeitung
beenden, bevor die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 30 die
Signalschranke 15 erreicht. Das zweite Ausführungsbeispiel
erzielt somit im wesentlichen die gleichen Vorteile, die von dem
ersten Ausführungsbeispiel
erzielt werden, und zusätzlich
wird es den Kommunikationsteilnehmer schnell zu einer anderen Antenneneinheit
umschalten, wenn ein Empfang eines Abfragesignals nach dem Start
einer Kommunikation fehlschlägt.
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Nachfolgend
werden einige Beispiele von möglichen Änderungen
und Abänderungen
gegeben.
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Anstelle
eines Verwendens der Zeitgeberschaltung 47 kann die Steuerschaltung 42 mit
einer als Software ausgeführten
Zeitgeberfunktion versehen sein. Desweiteren kann die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung zum Senden von Reaktionssignalen anstelle des zuvor
beschriebenen passiven reflektierenden Modulationsaufbaus mit einem Oszillator
ausgestattet sein.
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Neben
einer Gebührenabrechnung
für Autobahnen
kann die Erfindung ebenso an einer Parkgebührenabrechnung für Parkplätze angewendet
werden. Diese Anwendung wird einen Einfahrts/Ausfahrtsaufbau mit
einer Mehrzahl von Toren so er möglichen,
daß eine
Mehrzahl von Fahrzeugen gleichzeitig einfahren kann, und beseitigt
die Notwendigkeit, jedes Fahrzeug an dem Eingang und/oder Ausgang zu
stoppen, um Gebührenabrechnungsvorgänge durchzuführen, wodurch
ein schnelleres Einfahren in und Ausfahren aus dem Parkplatz ermöglicht wird und
die Anforderungen nach (menschlicher) Arbeitskraft verringert werden.
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Zusätzlich zu
Gebührenabrechnungsvorgängen kann
die Erfindung an verschiedenen Formen eines Datenaustauschs, wie
zum Beispiel einer Verkehrsuntersuchung, angewendet werden. Zum
Beispiel kann die Erfindung zur Untersuchung eines Verkehrsaufkommens
zum Zwecke einer Vorbereitung einer Verkehrsinformation, Stadtverkehrsplanung und
dergleichen verwendet werden. Desweiteren kann die Erfindung nicht
nur an einer Straße
mit drei Fahrspuren angewendet werden, sondern ebenso an Straßen mit
zwei Fahrspuren oder mehr als drei Fahrspuren.
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Die
in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung kann anstelle eines Einschließens der
Funktion eines Aufwachens nach einem Empfang eines Pilotabfragesignals
die ganze Zeit in Betrieb bleiben. Ebenso können die Antennenelemente andere
Aufbauten als den zuvor beschriebenen Teilflächenaufbau verwenden.
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Um
eine Kommunikation zwischen einer in einem Fahrzeug angebrachten
Vorrichtung und einer Antenneneinheit auch dann zu ermöglichen,
wenn die in einem Fahrzeug angebrachte Vorrichtung einen Bereich
durchläuft,
in dem die benachbarten Kommunikationsbereiche einander überlappen,
ist ein Gebührenabrechnungspunkt
einer mehrspurigen Straße
mit einer Signalschranke versehen, die Antenneneinheiten aufweist,
die den Fahrspuren entsprechend vorgesehen sind. Die Antenneneinheiten werden
so gesteuert, daß benachbarte
Antenneneinheiten abwechselnd Signale senden. Die Antenneneinheiten
senden in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Zyklus Signale und senden eine unmodulierte
Trägerwelle.
Nach einem Empfang eines Signals erzeugt eine in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung unter Verwendung einer Steuerschaltung ein
Reaktionssignal und sendet ein Signal durch Reflexion, legt einen
Kommunikationsteilnehmer für eine
weitere Kommunikation fest und nimmt einen Zustand eines Wartens
auf ein Abfragesignal an. Wenn die in einem Fahrzeug angebrachte
Vorrichtung wiederholt Pilotsignale von einer einzelnen Antenneneinheit
empfängt,
bestimmt die Vorrichtung, daß die
Kommunikation fehlgeschlagen ist, und widerruft die Festlegung des
Kommunikationsteilnehmers und macht den Teilnehmer ungültig, um
fähig zu werden,
mit anderen Antenneneinheiten zu kommunizieren. Die in einem Fahrzeug
angebrachte Vorrichtung wird mit einer der Antenneneinheiten auch dann
ohne ein Versagen kommunizieren, wenn die Vorrichtung einen Überlappungsbereich
durchläuft, womit
eine Gebührenverarbeitung
ohne ein Versagen durchgeführt
wird.