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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren der Datenverarbeitung zwischen einer Master-Vorrichtung
und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen sowie eine Anlage zu
dessen Durchführung.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren der automatischen
Verwaltung von elektronischen Fahrkarten, welches ermöglicht,
die elektronischen Fahrkarten, welche von den Nutzern getragen werden,
zu validieren und zu kontrollieren, ohne dass letztere irgendeinen
Arbeitsvorgang durchführen müssten.
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Viele Anwendungen wie die Zugangskontrolle
von Personen zu Anlagen oder das Zählen von Produkten verwenden
elektronische Vorrichtungen, welche unter den Namen kontaktloser
Chipkarten, „Tags" oder „Transponder" bekannt sind.
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Diese Vorrichtungen, welche ohne
interne Energiequelle vorgesehen sein können, umfassen im allgemeinen
wenigstens eine an eine Antenne gekoppelte Interface-Schaltung und
einen programmierbaren Speicher. Sie können ferner einen Mikroprozessor
und/oder weitere elektronische Schaltungen, welche dazu geeignet
sind, die in ihrem Speicher enthaltenen Informationen zu verarbeiten
und zu übertragen,
umfassen. Sie werden von ihrem Besitzer oder von dem zu kontrollierende
Objekt getragen und dienen, je nach Fall, als Zutrittsschlüssel zu einer
Anlage, als Speicher automatischen Zutrittes, welcher die Restitution
oder die Modifikation von zuvor registrierten Daten erlaubt, oder
als Speicher variabler Daten, wie Tarifeinheiten für zuvor
gezahlte oder nachträglich
zu zahlende Rechte.
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Die Slave-Vorrichtungen werden mit
einer elektronischen Master-Vorrichtung (Sender/Leser) verwendet,
welche die elektronischen Bauteile aufweist, welche nötig sind
für die
Erzeugung, die Ausbildung und die Emission einer modulierten Trägerfrequenz,
welche ein codiertes Signal trägt.
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Wenn eine Slave-Vorrichtung in dem
durch eine Master-Vorrichtung emittierten Strahlungs-Wechselfeld
angeordnet wird, kann seine Antenne dem Wechselfeld (Trägerfrequenz)
die Energie entnehmen, welche nötig
ist zur temporären
Versorgung wenigstens eines Teiles seiner elektronischen Schaltungen.
Diese Schaltungen bauen anschließend einen Dialog mit der Master-Vorrichtung gemäß einem
zuvor eingerichteten Protokoll auf.
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Da die Slave-Vorrichtungen ohne eigene
Energiequelle vorgesehen sind, ist man mit bestimmten, dieser Technologie
inhärenten
Restriktionen konfrontiert. Insbesondere ist der Nutz-Arbeits-Abstand
einer Slave-Vorrichtung in der Größenordnung von einem Meter,
die Zuverlässigkeit
ist stark abhängig
von der äußeren Umgebung
und der jeweiligen Orientierung der Antennen. Tatsächlich verringert
sich die Detektionsrate oder die Rate der gültigen Transaktionen stark
in Anwesenheit von Interferenzen wie z.B. elektromagnetischen Störungen.
Ferner impliziert diese Technologie, die Nutzer oder die zu kontrollierenden Waren
durch einen Durchgang zu "kanalisieren", um sicherzustellen,
dass die Abstandsbeschränkung eingehalten
wird.
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Im Fall von Slave-Vorrichtungen,
welche mit einer eigenen Energiequelle ausgestattet sind, ist es möglich, bei
sehr viel höheren
Frequenzen zu arbeiten (in einem Bereich von einigen MHz bis 5 GHz) und
somit den Arbeitsabstand zwischen einem Leser (Master-Vorrichtung)
und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen wesentlich zu erweitern.
Die bekannten Systeme erlauben, in einem Abstand in der Größenordnung
von einigen zehn Metern zu arbeiten. Es ist mit dieser Technologie
dennoch nicht möglich,
den Abstand einfach variieren zu lassen, bei dem eine Verbindung
mit einer Slave-Vorrichtung etabliert werden kann. Aus diesem Grund
wurde diese Technologie nicht für
die Kontrolle von Passagieren, welche öffentliche Massenverkehrsmittel
wie z.B. die Eisenbahn oder die öffentlichen,
städtischen Verkehrsmittel
nutzen, eingesetzt.
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Aus der offengelegten PCT-Anmeldung
WO 92/08148 ist eine Anlage zur Verwaltung von Slave-Vorrichtungen
oder elektronischen Tags bekannt. Diese Anlage umfasst wenigstens
eine Hochfrequenzantenne, welche eine bestimmte Zone abdeckt, sowie
eine Niederfrequenzantenne, welche an einem Zugang angeordnet ist,
welcher Zutritt zu der durch die Hochfrequenzantennen abgedeckten
Zone gibt. Die Niederfrequenzantenne emittiert ein Abfragesignal
zu den Tags, welche, wenn sie den Durchgang durchqueren, beginnen,
periodisch ein Hochfrequenzsignal zu emittieren. Sobald dieses Signal
einmal durch die Hochfrequenzantennen empfangen wurde, erlaubt es,
die Tags in dem abgedeckten Raum zu lokalisieren.
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Die veröffentlichte europäische Anmeldung
EP 0 465 456 A1 beschreibt
ein Preisfestsetzungssystem für
den Transport im Allgemeinen, bei dem ein Leser/Sender aktiviert
ist, wenn die Türen
des Fahrzeugs geöffnet
sind, sowie ein Datenverarbeitungsverfahren zwischen einer Master-Vorrichtung, welche
in einem Fahrzeug untergebracht ist, und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen,
welche von den Nutzern getragen werden. Dieses Verfahren sieht einen
Detektionsvorgang des Bewegungszustandes des Fahrzeuges vor und
erlaubt den Informationsaustausch zwischen dem Leser und den Tags,
welche die Zugangstür
durchlaufen, nur, wenn das Fahrzeug steht und die Türen geöffnet sind.
Die übertragenen
Informationen erlauben, die Slave-Vorrichtungen zu identifizieren
und eine Preisfestsetzung in Funktion der zurückgelegten Distanz durchzuführen.
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Wenn man eine Hochfrequenz-Technologie einsetzt,
wie sie zuvor beschrieben wurde, setzt man sich Problemen bei der
Datenverarbeitung bei der Messung aus, bei der man nicht einfach
die Träger
einer elektronischen Fahrkarte, welche in das Fahrzeug eintreten
oder dieses verlassen, von denjenigen unterscheiden, welche einfach
auf dem Zugangssteig warten.
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Desweiteren weisen die Slave-Vorrichtungen hoher
Frequenz ebenso Probleme im Bereich des Energieverbrauchs auf, weil
sie ständig
aktiv sind.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen und, aufgrund einer
Kombination der Hoch- und der Niederfrequenz-Technologien, die Einrichtung einer
kohärenten
Datenübertragung
zwischen einer Master-Vorrichtung oder einem Leser und einer Mehrzahl von
Slave-Vorrichtungen,
welche von den Nutzern getragen werden, zu ermöglichen.
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Aufgrund dieses Verfahrens und einer
Anlage, welche dessen Durchführung
ermöglicht,
kann die Gültigkeit
einer elektronischen Fahrkarte während
der Fahrt überprüft werden.
Jede weitere Transaktion zwischen einer oder mehreren Slave-Vorrichtungen
und dem Leser/Sender ist ebenfalls vorsehbar. Ein weiteres Ziel
der Erfindung ist, den Energieverbrauch der Slave-Vorrichtungen
durch Optimieren der Zeitperioden, während derer letztere aktiv
sein müssen,
zu reduzieren.
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Dieses Ziel wird erreicht aufgrund
eines Verfahrens der Datenverarbeitung zwischen einer Master-Vorrichtung
und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen, sowie einer Anlage zur
Datenverarbeitung, welche sich durch die in den Ansprüchen 1 und 6
aufgezählten
Eigenschaften unterscheiden.
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Der Hauptvorteil eines solchen Verfahrens liegt
darin, eine erprobte Hochfrequenz-Technologie einsetzen zu können in
Verbindung mit einer Niederfrequenz-Technologie, welche die Zuverlässigkeit des
Systems durch Durchführen
einer Vorverarbeitung der Informationen verbessert, und den Energieverbrauch
der Slave-Vorrichtungen zu reduzieren.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
den in den abhängigen
Ansprüchen
aufgezählten
Eigenschaften, der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnungen, welche
schematisch und beispielhaft eine Anlage zur Datenverarbeitung gemäß der Erfindung
wiedergeben.
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Die 1 ist
eine schematische Ansicht von Bauteilen, welche für die Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung,
nötig sind.
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Das Verfahren und die Anlage der
Datenverarbeitung gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel aus dem Bereich
des Eisenbahntransports beschrieben, welches auf andere Bereiche
extrapoliert werden kann, ohne sich von dem Bereich der Erfindung,
wie er beansprucht ist, zu entfernen.
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Es wird als Beispiel eine elektronische
Fahrkarte genommen, welche in Form einer Vorrichtung realisiert
ist, welche mit einer Energiequelle ausgestattet ist und die elektronischen
Schaltungen aufweist, welche für
eine Speicherung und den bidirektionalen Austausch (oder Zweiweg-Austausch)
von Daten mit einer Master-Vorrichtung oder einem Leser nötig sind.
Die Master-Vorrichtung oder der Leser/Sender weisen bekannte, elektronische
Komponenten oder Bauteile auf, welche für die Erzeugung, die Durchführung und
die Emission einer modulierten Trägerfrequenz, welche ein codiertes
Signal trägt, nötig sind,
sowie Mittel zum Speichern, zum Verarbeiten und zur Übertragung
der Daten, und diese sowohl in hoher Frequenz als auch in niedriger
Frequenz. Wenn die Master-Vorrichtung aktiviert ist, ist ein Datenaustausch
zwischen der Master-Vorrichtung
und einer oder mehreren Slave-Vorrichtungen, welche sich in dem
durch den Leser emittierten Strahlungsfeld befinden, möglich.
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Das Problem der Verwaltung konkurrierender
Zutritte zwischen dem Leser und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen,
welche in dem durch den Leser emittierten Strahlungsfeld angeordnet
sind oder in dieses eintreten, ist die Aufgabe der schweizerischen
Patentanmeldung CH 3522/95 und wird in der vorliegenden Anmeldung
nicht beschrieben werden. Aufgrund des in der zuvor genannten Anmeldung
beschriebenen Verfahrens ist es möglich, eine bidirektionale,
kohärente
Datenübertragung
zwischen einem Leser und einer Mehrzahl von Slave-Vorrichtungen,
welche sich in dem Wirkungsfeld des Lesers befinden oder in dieses
eintreten, zu gewährleisten.
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Das Wesen der Transaktion, welche
zwischen dem Leser und den Slave-Vorrichtungen durchzuführen ist,
ist nicht wesentlich. Es kann sich beispielsweise um eine einfache
Transaktion handeln, wie das Zählen
der Anzahl der Passagiere eines Wagens mit einem statistischen Ziel.
Andere, komplexere Transaktionen, welche eine Mehrzahl von Dialogen
zwischen dem Leser und der Slave-Vorrichtung nötig machen und Lese- und Schreibvorgänge in den
Speicher der Slave-Vorrichtung implizieren, sind ebenfalls in Betracht
zu ziehen. Im Fall einer elektronischen Fahrkarte mit Vorbezahlung
ist es möglich,
eine bestimmte Anzahl von Tarifeinheiten, welche vorhergehend gespeichert
wurden, in der Slave-Vorrichtung als Funktion des vorgenommenen Weges
abzuziehen.
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In der nachfolgenden Beschreibung
sind die Slave-Vorrichtungen als Tags bezeichnet und die Master-Vorrichtungen
werden unter der Bezeichnung Leser referenziert.
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Das Problem liegt in der Tatsache,
die Tags unterscheiden zu können,
mit denen es nötig
ist, eine Transaktion durchzuführen.
Indem eine Hochfrequenz-Technologie
mit Tags verwendet wird, welche mit einer Energiequelle und somit
der Möglichkeit,
einen Dialog zwischen dem Leser oder dem oder den Tags bei einem
Abstand in der Größenordnung
von 20 m einzurichten, ausgestattet sind, können keine zuverlässigen Transaktionen
durchgeführt
werden, wenn das Fahrzeug in der Zustiegszone hält. Tatsächlich kann die Aktivierung
des Lesers in diesem Augenblick dazu führen, die Tags, welche in der Nähe des Fahrzeuges
angeordnet sind, zu aktivieren und mit ihnen einen Dialog zu führen, ohne
dass ihre Eigentümer
vorhaben, wirklich das Transportmittel zu nutzen.
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Um dieses Problem zu lösen, setzt
man als Systembeschränkung,
dass eine durch die Master-Vorrichtung initiierte Transaktion nur
stattfinden kann, wenn sich das Fahrzeug bewegt und in einer willkürlich ausgewählten Zone,
jedoch derart, dass die Störungseffekte,
welche durch Tags provoziert werden, welche unerwünscht durch
das Radiofrequenzfeld erreicht werden, minimiert werden. Man schließt auf diese
Weise die Verarbeitung der Tags aus, welche sich in der Nähe des Fahrzeuges
befinden und welche nicht vorhaben, dieses zu benutzen.
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Das Verfahren der Datenverarbeitung
besteht somit darin, eine Datenübertragung
zwischen der Master-Vorrichtung und der oder den Slave-Vorrichtungen
nur in dem Moment aufzubauen, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung
befindet, außerhalb der
Zustiegszonen. Um zu gewährleisten,
dass man sich nicht in einer Zone befindet, in der sich restliche Slave-Vorrichtungen
finden können,
kann man die Initialisierung der Master-Vorrichtung mit der Geschwindigkeit
des Fahrzeuges steuern, indem z.B. entschieden wird, dass die Master-Vorrichtung
unterhalb einer solchen Nominalgeschwindigkeit inaktiv bleibt.
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Das Verfahren besteht somit aus der
Abfolge der folgenden Schritte. Man bestimmt zu allererst den Bewegungs-
oder Haltezustand des Fahrzeuges. Wenn das Fahrzeug im Stillstand
ist, unterbricht man sofort die Vorgänge der Datenübertragung
zwischen dem Leser und den Slave-Vorrichtungen. Falls das Fahrzeug
sich in Bewegung befindet, d.h. außerhalb der Zustiegszonen,
aktiviert man die Master-Vorrichtung oder den Leser und die Vorgänge der
Datenübertragung
zwischen dem Leser und den Slave-Vorrichtungen können sich etablieren. Sobald
die Transaktionen durchgeführt
sind, werden die auf diese Transaktionen bezogenen Daten in einem
Massenspeicher gespeichert, der integraler Teil der Master-Vorrichtung
sein kann oder mit dieser letzteren verbunden sein kann durch alle
Transmissionsmittel, wie eine Telefonleitung oder ein lokales Netz.
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Falls Bedarf besteht, kann man eine
Redundanz gemäß den Anwendungen
oder der Natur der Transaktionen, welche durchgeführt werden
müssen, einführen. Zu
diesem Effekt kann man mehrere Aktivierungszyklen des Lesers während der
Bewegung des Fahrzeuges zu programmierten Intervallen z.B. zwischen
zwei Halten vorsehen. Die Informationen, welche einem Aktivierungszyklus
des Lesers zugeordnet sind, können
anschließend
untereinander verglichen werden und das Auslösen eines neuen Aktivierungszykluses
des Lesers im Fall der Ungleichheit zwischen den derart erhaltenen,
unterschiedlichen Speichersätzen
bewirken.
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Das die Durchführung des zuvor beschriebenen
Verfahrens erlaubende System umfasst eine Master-Vorrichtung oder
einen Leser, welche in dem Fahrzeug installiert sind, sowie Mittel,
welche erlauben, den statischen oder den in Bewegung befindlichen
Zustand des Fahrzeuges zu bestimmen. Die Master-Vorrichtung weist
die elektronischen Schaltungen auf, welche für die Erzeugung einer modulierten
Trägerfrequenz
sowie für
die bidirektionale Datentransmission nötig sind. Sie kann je nach
Fall auch eine Datenverarbeitungseinheit und/oder eine Datenspeichereinheit
aufweisen. Die Mittel, welche erlauben, den Zustand der Bewegung/des
Stillstandes des Fahrzeuges zu bestimmen, sind als solche bekannt
und werden in der vorliegenden Anmeldung nicht im Detail beschrieben.
Genannt seien, als nicht limitierendes Beispiel, Geschwindigkeitsnehmer,
welche das Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ermöglichen.
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In einer Variante können diese
Mittel aus einem Zeitrelais bestehen, welches den Leser zu bestimmten,
exakten Zeitpunkten betreibt, wenn das Fahrzeug sich in Bewegung
befindet, sofern der Fahrplan des Weges vorbestimmt ist. In einer
anderen Ausführungsform
können
diese Mittel mit der Bewegungssteuerung des Fahrzeuges derart gekoppelt sein,
dass sie einen Steuerimpuls emittieren, wenn das Fahrzeug losfährt. Es
sind auch andere Mittel, welche gewährleisten, dass sich das Fahrzeug
in Bewegung befindet und außerhalb
der Zustiegszone befindet, in Betracht zu ziehen, wie z.B. einen
Zähler der
seit dem letzten Halt des Fahrzeuges durchlaufenen Distanz. Es ist
ebenfalls möglich,
feste oder berandende Vorrichtungen entlang des zu durchlaufenden
Weges in günstigen
Zonen vorzusehen, d.h. in Zonen, in welchen es keine potentielle
Träger
von Slave-Vorrichtungen gibt und welche nicht elektromagnetischen
Störungen
unterworfen sind. Diese Berandungen detektieren die Passage des
Fahrzeuges und übertragen
einen Impuls, welcher die Master-Vorrichtung aktiviert.
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Das zuvor beschriebene Verfahren
ist perfekt dazu ausgelegt, wenn es sich darum dreht, einfache Transaktionen
zwischen dem in dem Fahrzeug untergebrachten Leser und den durch
die Nutzer getragenen Tags durchzuführen. Zum Beispiel, wenn gewünscht ist,
Statistiken der Anzahl der Reisenden, welche das Transportmittel
nutzen, aufzustellen. Im Gegensatz dazu ist es, wenn man das Vorliegen
und die Gültigkeit
eines als Fahrkarte dienenden Tags zu überprüfen wünscht, wünschenswert, eine Vorverarbeitung
der Daten vor dem Sichern der Daten während des Weges durchzuführen. Dabei
sind die aktiven, vorgeschlagenen Tags gleichzeitig mit Komponenten,
welche zur Einrichtung eines Dialoges mit einem Leser gemäß einer
Hochfrequenz-Technologie nötig
sind und mit Komponenten, welche zur Einrichtung eines Dialoges
mit einem Leser, welcher eine Niederfrequenz-Technologie einsetzt,
nötig sind,
vorgesehen.
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Um die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu vereinfachen, wird auf 1 Bezug
genommen, welche schematisch die Komponenten, welche dessen Durchführung erlauben,
veranschaulicht.
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Die 1 veranschaulicht
die Ausstattungen, welche in einem Fahrzeug wie z.B. einem Waggon
einer Eisenbahn installiert sind. Ein Leser 1, welcher
in dem Waggon untergebracht ist, umfasst die herkömmlichen
Komponenten einer solchen Vorrichtung. Insbesondere ein Versorgungsmodul 2,
eine Recheneinheit oder ein Prozessor 3, ein Kommunikationsbus 4,
welcher die das Cockpit des Waggons ausstattenden Hochfrequenzantennen 8 und
die an den Türen
des Fahrzeuges installierten Niederfrequenzantennen 9 verbindet.
Er umfasst weiterhin ein Kommunikationsmodul 5, welches
den bidirektionalen Datentransfer zu einem Zentralrechner 11,
welcher in dem Fahrzeug angeordnet sein kann oder nicht, ermöglicht.
Schließlich
ist der Leser mit einem Speicher 6 vorgesehen, welcher
vorzugsweise nicht-flüchtig
ist, und mit einer Anwenderschnittstelle 7, welche die
Anzeige und die Erfassung der Daten ermöglicht.
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Das Versorgungsmodul 2 führt die
Energie zu, welche nötig
ist für
den Betrieb der Hochfrequenzantennen 8, 8', welche in
dem Waggon installiert sind, sowie der Niederfrequenzantennen 9,
welche in direkter Nähe
der Türen
des Fahrzeuges installiert sind. Die verschiedenen Hoch- und Niederfrequenzantennen 8, 8', 9 sind
zu dem Leser vermittels eines Kommunikationskanals verbunden, welcher
vorzugsweise eine Technologie optischer Fasern einsetzt, um sich
vor elektromagnetischen Störungen
zu schützen.
Es wurden als Beispiel zwei Hochfrequenzantennen 8 dargestellt,
welche vorzugsweise an dem Plafond des Waggons installiert sind.
Gemäß der Größe des letzteren
wird eine wichtigere Anzahl vorhersehbar sein. Die Türen des
Waggons sind mit einer Doppelantenne ausgestattet, einer niederfrequenten 9 und
einer anderen hochfrequenten 8'.
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Die die zu verarbeitenden Fahrkarten
bildenden Tags 10 umfassen ebenfalls die notwendigen Mittel,
um eine adäquate
Informationsverarbeitung zu bewirken. Sie weisen wenigstens die
nachfolgenden Komponenten auf: Eine Energie quelle wie eine Batterie
oder ein Akkumulator, einen Prozessor, einen nichtflüchtigen
Speicher sowie die für
die bidirektionale Datenübertragung
notwendigen Komponenten, insbesondere eine Kommunikationsschnittstelle, welche
mit einer Hochfrequenzantenne und einer Niederfrequenzantenne verbunden
ist.
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Die Tags 10 weisen mehrere
Betriebsmoden auf. Einen ersten Überwachungszustand,
in dem das Tag ein Strahlungsfeld niedriger Frequenz abhört. Dieser Überwachungsmodus
verbraucht nur wenig Energie. In einem zweiten Modus ist das Tag
aktiv und kann Daten emittieren oder empfangen, welche durch einen
Leser hoher Frequenz transmittiert werden. Es ist wünschenswert,
dass dieser Arbeitsmodus nur eingesetzt wird, wenn dies nötig ist,
mit dem Ziel, die Betriebsdauer dieser Vorrichtungen zu steigern.
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Der Übergang von einem Modus in
den anderen wird durch Senden eines spezifischen Befehlszuges oder
Befehlssignals durch den Leser, sowohl bei niedriger Frequenz als
auch bei hoher Frequenz, realisiert.
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Um eine leistungsfähige Verwaltung
von Fahrkarten in automatischer Weise zu realisieren, ist es notwendig,
mit Sicherheit diejenigen Tags zu kennen, welche wirklich das Fahrzeug
benutzen, sowie die Informationen hinsichtlich des Weges, den sie vornehmen
werden. Dies schließt
aus, den Hochfrequenzdialog einzusetzen, wenn das Fahrzeug in einer
Zustiegszone hält.
Tatsächlich
hätte diese
Hochfrequenzemission zur Konsequenz, dass die Tags, die sich auf
dem Zustiegssteig oder in der Nähe
des Fahrzeuges befinden, aktiviert würden, ohne jedoch sicher zu
sein, dass sie von dem Transportmittel Gebrauch machen. Wenn man
sich damit zufrieden gibt, die Präsenz der Tags in dem Fahrzeug
nur dann zu prüfen,
wenn letzteres in Bewegung ist und sich in günstigen Zonen befindet, d.h.
in Zonen, wo man nicht riskiert, einen Dialog mit Tags, die nicht
wirklich in dem Fahrzeug sind, zu etablieren, ist man mit Zuverlässigkeitsproblemen
konfrontiert. Dies trifft insbesondere zu, wenn der Weg zwischen
zwei Stationen kurz ist, wie z.B. im Fall einer Metro. Die zur Verfügung stehende
Zeit, um die notwendigen Transaktionen zwischen dem Leser und den
anwesenden Tags durchzuführen
ist tatsächlich
zu kurz, um die Zuverlässigkeit
der Transaktionen zu garantieren.
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Um dieses Problem zu lösen führt das
erfindungsgemäße Verfahren
eine vorangehende, selektive Kennzeichnung der in das Fahrzeug hinein
kommenden Tags durch.
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Man geht von der folgenden Hypothese
aus: Das Fahrzeug hält
in einer Zustiegszone, wobei die Hochfrequenzemission des Lesers
deaktiviert ist.
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Im Augenblick des Öffnens der
Türen des Fahrzeuges
aktiviert der Leser die Niederfrequenzantennen 9, welche
in Höhe
der Einstiegstüren
des Fahrzeuges angeordnet sind. Das Strahlungsfeld, welches durch
die Niederfrequenzantenne des Lesers emittiert ist, befindet sich
im direkten Zugang der betreffenden Einstiegstüre und seine Reichweite überschreitet
nicht ungefähr
einen Meter. Der Hochfrequenzteil des Lesers 1 ist ausschließlich im
Empfangsmodus, was die auf dem Zustiegssteig befindlichen Tags nicht
stört.
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Wenn ein Tag die Türe passiert
und dadurch in das Feld des Lesers niedriger Frequenz hinein kommt,
detektiert seine Niederfrequenzantenne das Signal und aktiviert
das Tag. Der Leser emittiert kontinuierlich bei niedriger Frequenz
ein Datensignal, welches Träger
unterschiedlicher Informationen ist. Das Tag speichert diese Informationen
in einem internen Speicher im Augenblick seiner Passage durch das
Feld des Niederfrequenzlesers. Das durch den Niederfrequenzleser
emittierte Signal umfasst verschiedene Informationen. An erster
Stelle eine Zeit-Information, welche dem Augenblick des Durchgangs
des Tags durch die Türe
entspricht. Vorzugsweise wird eine hohe Auflösung gewählt, in der Größenordnung
einer Tausendstel Sekunde, für
die Zeit-Informationen, so dass selbst in dem Fall, bei dem mehrere
Tags die Türe
praktisch im gleichen Augenblick passieren, jedes Tag einen unterschiedlichen
Zeit-Datensatz speichert. Im Fall der echten Gleichzeitigkeit der
Passage hätte
nur eine begrenzte Anzahl von eintretenden Tags die gleiche Zeit-Information.
Das durch den Niederfrequenzleser emittierte Signal umfasst ferner
Informationen bezüglich des
geographischen Ortes, an dem sich das Fahrzeug zum Halten befindet.
Im Falle eines Zuges oder einer U-Bahn werden diese Informationen
durch einen Kennzeichner gebildet, welcher dem Namen des Bahnhofs
oder der Haltestelle, in der sich das Fahrzeug befindet, entspricht.
Schließlich
wird eine dritte Information bezogen auf die Zustiegstüre des Fahrzeuges,
im Falle, dass letzteres davon mehrere umfasst, durch das Tag gespeichert.
Wenn die Natur der zu bewirkenden Transaktionen es erfordert, können andere
Informationen übertragen
und in den Tags bei deren Zustieg in das Fahrzeug gespeichert werden.
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Sobald ein hinein kommendes Tag die
durch die Niederfrequenzantenne 9 des Lesers 1 übertragenden
Informationen gespeichert hat, aktiviert es seine Hochfrequenz-Empfangsschaltungen.
Wenn das Tag keine Aktivität
in dieser Frequenzzone feststellt, z.B. durch Überwachen des Ausgangs seines Demodulators,
transmittiert es sofort in hoher Frequenz ein Identifikationssignal,
welches die vorhergehend gespeicherten Informationen umfasst, bei seiner
Niederfrequenz-Kennzeichnung, sowie seine einzigartige Seriennummer.
Wenn das Tag feststellt, dass Transmissionen vorgenommen werden,
wartet es während
einer unbestimmten Zeitdauer, und überprüft dann erneut, ob es sein
Identifikationssignal emittieren kann.
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Die Hochfrequenzantenne 8', welche sich
in Höhe
der Türe
des Fahrzeuges befindet, detektiert dieses Identifikationssignal
und überträgt es zum
Leser 1, welcher die erhaltenen Informationen in seinem
nicht-flüchtigen
Speicher 6 speichert.
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Wenn mehrere Tags gleichzeitig oder
quasi gleichzeitig in den Waggon hinein kommen, riskieren sie, ihr
Hochfrequenz-Identifikationssignal zum gleichen Zeitpunkt zu emittieren
und somit Kollisionen zu provozieren. Dieses Problem wird durch
die Umsetzung eines bekannten Algorithmuses gelöst, welcher entweder die Verwaltung
konkurrierender Zugriffe zwischen einem Leser und einer Mehrzahl
von Tags oder das Detektieren von Kollisionen und Aufnehmen nötiger Maßnahmen,
um eine kohärente
Datenübertragung
zu garantieren, ermöglicht.
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Nachdem es sein Identifikationssignal
emittiert hat, stellt das hereinkommende Tag jede Emission ein und
kehrt in den Überwachungszustand
zurück,
wobei es wenig Energie verbraucht.
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Aufgrund der Verwendung von zwei
Technologien, hoher und niedriger Frequenz, realisiert man wesentliche
Energieeinsparungen im Bereich des Tags, wobei letzteres inaktiv
ist und somit keine Energie verbraucht, bis zu seiner Passage in
der Nähe eines
Strahlungsfeldes, welches durch die Niederfrequenzantenne 9 des
Lesers 1 emittiert wird. Andererseits vereinfachen die
Informationen, welche in dem Tag 10 bei seinem Zutritt
in das Fahrzeug gespeichert werden, zusammen mit seiner einzigartigen Identifikationssnummer,
die nachfolgende Verwaltung stark, wie hierin anschließend erklärt wird.
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Das Fahrzeug schließt anschließend seine Türen und
fährt los.
In diesem Augenblick wird der Niederfrequenzleser deaktiviert, da
kein weiteres Tag in das Fahrzeug einsteigen kann. Man kann für diesen
Effekt eine Unterordnung des Lesers 1 z.B. unter den Öffnungs-/Schließ-Befehl
der Türen
vorsehen. Wenn das Fahrzeug eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht
hat oder der Zentralrechner 11 ihm angibt, dass es sich
in einer günstigen
Zone zum Durchführen
eines Informationstransfers bei hoher Frequenz befindet, führt der
Hochfrequenzleser eine Überprüfung aller
in dem Fahrzeug vorhandener Tags durch. Aufgrund der vorangehend
in dem Tag registrierten Informationen und denjenigen, welche bereits
in dem Speicher des Lesers vorkommen, kann der Hochfrequenzleser
die Signale adressieren und den Informationsaustausch mit allen
vorhandenen Tags oder nur einem Teil Von ihnen gemäß bestimmter
Kriterien vornehmen. Der Leser kann tatsächlich entscheiden, dass er
nur mit den an einer bestimmten Station oder zu einer definierten
Zeitspanne herein gekommenen Tags dialogisiert. Die Operationen,
welche bei hoher Frequenz durchgeführt werden, sind demnach wesentlich
vereinfacht, da der Leser bereits Kenntnis der in das Fahrzeug herein
gekommenen Tags hat, wenn letztere sich angemeldet haben. Die Transaktionen
hoher Frequenz sind demnach bezüglich
der Zeitdauer und der Komplexität
reduziert.
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Es genügt tatsächlich, die in dem Fahrzeug vorhandenen
Tags abzufragen und die durch die Tags übertragenen Daten mit denjenigen,
welche beim Hereinkommen der Tags in das Fahrzeug gespeichert wurden,
zu vergleichen. Im Fall der Übereinstimmung
kann der Hochfrequenzleser ein Hemmungssignal zu den aufgefundenen
Tags aussenden, damit sich diese letzteren in den Überwachungsmodus
versetzen und weniger Energie verbrauchen.
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Da jedes Tag eine einzigartige Seriennummer
aufweist, kann der Hochfrequenzleser ebenfalls an ein spezifisches
Tag oder eine Gruppe von bestimmten Tags einen Befehl adressieren
oder eine Transaktion initiieren. Aufgrund der Kennzeichnung der
Tags im Augenblick ihres Eintrittes in das Fahrzeug kann man auch
einfach den Fall eines Tags verwalten, welches zusteigt und anschließend wieder aus
dem Fahrzeug aussteigt vor dem Schließen der Türen. Tatsächlich wird dieses Tag als
das Fahrzeug nutzend angenommen, da es sich bei seiner Passage vor
der auf der Höhe
der Türe
angeordneten Niederfrequenzantenne 9 einschreibt. Die Überprüfung der
Präsenz
dieses Tags vollzieht sich erst nachfolgend beim Hochfrequenzaustausch,
wobei sich das Fahrzeug in Bewegung befindet. Der Leser kann also einfach
detektieren, dass sich das Tag nicht mehr in dem Fahrzeug befindet,
da letzteres auf ein Befehlssignal, welches seinen einzigartigen
Identifizierer umfasst, nicht antwortet.
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Die gesamte Verwaltung der Transaktionen bezüglich der
Validierung oder der Fakturierung eines Elementes der Fahrstrecke
eines das Fahrzeug nutzenden Tags wird durch die vorangehende Einschreibung
des Tags vereinfacht.
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Die Vorgänge des Abfragens und der Konsolidierung
der Daten bei hoher Frequenz können mehrfach
durchgeführt
werden, wenn das Fahrzeug sich fortbewegt, wobei die Zuverlässigkeit
der verarbeiteten Daten gesteigert wird.
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Bezüglich der Frequenzbereiche,
welche durch den Leser verwendet werden, wenn er bei hoher Frequenz
emittiert, wählt
man vorzugsweise einen Frequenzbereich, welcher nicht zu stark durch Wasser
absorbiert wird, welcher innerhalb von einigen zehn Metern begrenzt
bleibt und welcher, im Raum des Waggons, Reflexionsphänome toleriert. Eine
Frequenz von 433 MHz ist besonders gut angepasst an diese Art von
Anwendung.