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Die
Erfindung basiert auf der am 20. Juli 1994 eingereichten japanischen
Patentanmeldung Hei 6-168 257, deren Priorität beansprucht und auf deren
Offenbarung nachstehend Bezug genommen wird.
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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. Anlage zur Identifizierung
beweglicher Objekte, bei der eine Antenne in einer Station angeordnet
und eine Antwortsendeeinheit an einem beweglichen Objekt angebracht
sind, und betrifft insbesondere eine Anlage, bei der in einem Kommunikationsbereich
eine Abfragesignalwelle von der Antenne zu der Antwortsendeeinheit
eines beweglichen Objektes zur Identifizierung des Objektes in Abhängigkeit
von einem von der Antwortsendeeinheit übermittelten Antwortsignal übertragen
wird.
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Ein
Mauterhebungssystem für
eine Mautstrasse stellt eine bekannte Form eines Identifizierungssystems
für bewegliche
Objekte dar. Ein solches Mauterhebungssystem umfasst in der in 11 veranschaulichten
Weise eine an der Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs 2 angeordnete
fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 3 (die nachstehend auch
vereinfacht als IU bezeichnet wird) sowie eine am Mauttor einer
bestimmten Station angeordnete Antenne 4 zur Herbeiführung eines
Informationsaustauschs mit der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 3.
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Von
einer (nicht dargestellten) Steuereinheit wird über die Antenne 4 wiederholt
eine Pilotsignalwelle mit einer gegebenen Frequenz in einen Kommunikationsbereich
Sd gesendet. Bei Empfang eines von der Antwortsendeeinheit 3 des
den Kommunikationsbereich Sd passierenden Kraftfahrzeugs 2 in Abhängigkeit
von der Pilotsignalwelle abgegebenen Antwortsignals überträgt die Steuereinheit
Abfragesignalwellen wie ein Lesebefehlssignal, ein Schreibbefehlssignal
und dergleichen für
die Mauterhebung und empfängt
sodann entsprechende Antwortsignale.
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Die
Antwortsendeeinheit 3 erzeugt hierbei kein eigenes Funksignal,
sondern die Pilotsignalwelle oder die Abfragesignalwelle und eine
anschließende
unmodulierte Trägerfunkwelle
werden über
die Antenne 4 übertragen.
Die Antwortsendeeinheit 3 empfängt dann die Trägerfunkwelle,
moduliert sie mit einem Antwortsignal und antwortet der Antenne 4 durch
Zurückstrahlen
dieser Trägerfunkwelle,
d.h., die Antwortsendeeinheit 3 benötigt keinen Schwingkreis oder
eine elektrische Stromquelle, sodass sie einfach, kompakt und in
Bezug auf das Kraftfahrzeug stromsparend ausgestaltet werden kann.
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Auf
der Seite der das Antwortsignal empfangenden Antenne 4 werden
dann die Mautgebühr und/oder
deren Saldo in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Typ des Kraftfahrzeugs und Mauterhebungsdaten
berechnet. Auf diese Weise muss der Fahrer das Kraftfahrzeug 2 nicht
bei jeder Benutzung der Mautstrasse zum Stillstand bringen, um eine
Karten- oder Bargeldübermittlung
vorzunehmen, sodass kein Verkehrsstau am Mauttor entsteht und außerdem der lästige Karten-
oder Bargeldaustausch entfällt.
Darüber
hinaus sind die im Mauttor beschäftigten
Personen nicht den Abgasen von Kraftfahrzeugen ausgesetzt.
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Da
bei diesem System jedoch die von der Antenne 4 übertragene
unmodulierte Trägerfunkwelle
nach ihrer Modulation mit einem Antwortsignal wieder zu der Antenne 4 rückgestrahlt
wird, erfährt
sie eine Dämpfung,
bevor sie von der Antenne 4 empfangen wird, sodass der
Antwortkommunikationsbereich Su (Aufwärtsbereich, der nachstehend
als sogenannter Uplink-Bereich bezeichnet ist), in dem die von der Antwortsendeeinheit 3 übertragene
Antwortsignalwelle von der Antenne 4 empfangen werden kann, enger
bzw. kleiner als der Kommunikationsbereich Sd (Abwärtsbereich,
der nachstehend als sogenannter Downlink-Bereich bezeichnet ist) wird, in dem
die von der Antenne 4 abgegebene Pilotsignalwelle und die
Abfragesignalwelle von der Antwortsendeeinheit 3 empfangen
werden können.
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Obwohl
somit die Antwortsendeeinheit 3 des Kraftfahrzeugs 2 in
dem Antwortkommunikationsbereich Su gemäß 11 die
Antwortsignalwelle in Abhängigkeit
von der Pilotsignalwelle zu der Antenne 4 übertragen
kann, befindet sich die Antwortsendeeinheit 3a des weiteren
Kraftfahrzeugs 2a in dem in 11 gestrichelt
dargestellten Kommunikationsbereich Sd außerhalb des Antwortkommunikationsbereichs
Su, sodass diese Übertragung
der Antwortsignalwelle in Abhängigkeit
von der Pilotsignalwelle zu der Antenne 4 nicht erfolgen
kann. Der maßgebliche Kommunikationsbereich
wird somit von dem Kommunikationsbereich Su gebildet, der auch den Uplink-Bereich darstellt.
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Wenn
jedoch in der in 12 veranschaulichten Weise z.B.
mehrere Antennen 6 und 7 zur Abdeckung eines größeren Kommunikationsbereichs Verwendung
finden, ergeben sich die nachstehend näher beschriebenen Probleme.
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Die
Antennen 6 und 7 sind derart nebeneinander angeordnet,
dass Uplink-Bereiche in Form der Kommunikationsbereiche Su1 und
Su2 in der in 12 veranschaulichten Weise erhalten
und in ihren benachbarten Abschnitten ein Überdeckungsbereich Sup gebildet
werden, wodurch sich ein Kommunikationsausfall bei einem den Abschnitt
zwischen den Kommunikationsbereichen Su1 und Su2 passierenden Kraftfahrzeug
verhindern lässt.
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Über die
Antennen 6 und 7 werden außerdem Funksignale mit unterschiedlichen
Frequenzen zu verschiedenen Zeiten abgegeben, sodass z.B. gewährleistet
ist, dass eine Kommunikation mit der Antenne 6 auch im
Falle eines den Zwischenabschnitt zwischen den Bereichen Su1 und
Su2 passierenden Kraftfahrzeugs stattfindet und die Antenne 6 die
Pilotsignalwelle zuerst empfängt,
da die Antwortsendeeinheit 3 das Antwortsignal bildet und
die von der Antenne 6 empfangene unmodulierte Trägerfunkwelle für die Rückübermittlung
moduliert, während
die Antenne 7 nicht auf die Pilotsignalwelle anspricht.
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Um
jedoch die Kommunikationsbereiche Su1 und Su2 zu erhalten, in denen
das Antwortsignal der Antwortsendeeinheit 3 übermittelt
werden kann, müssen
die in 12 gestrichelt dargestellten
größeren Downlink-Bereiche Sd1 und
Sd2 gebildet werden. Wenn somit in der in 12 dargestellten
Weise zwei Kraftfahrzeuge 2b und 2c in dem Kommunikationsbereich
Su1 vorhanden sind, die Antwortsendeeinheit 3 des Kraftfahrzeugs 2c sich
außerhalb
des Bereichs Su2 jedoch innerhalb des Downlink-Bereichs Sd2 befindet
und die Antenne 7 die Pilotsignalwelle zuerst empfängt, wird
die Antwortsignalwelle des Kraftfahrzeugs 2c nicht von
der Antenne 7 sondern von der Antenne 6 empfangen.
Da sich das andere Kraftfahrzeug 2b in dem Kommunikationsbereich
Su1 befindet, spricht jedoch dessen Antwortsendeeinheit 3b auf
die von der Antenne 6 vermittelte Pilotsignalwelle an und
gibt eine Antwortsignalwelle ab, sodass Interferenzen mit der von
der Antwortsendeeinheit 3c abgegebenen Antwortsignalwelle
entstehen und damit Kommunikationsstörungen hervorgerufen werden.
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Aus
der
EP 609 453 (die der
WO-A-94/00921 entspricht) ist eine Identifizierungseinrichtung für bewegliche
Objekte bekannt, bei der entsprechende Signale in einem Kommunikationsbereich
empfangen und gesendet werden. In dem Kommunikationsbereich eines
Schreib-Abfragesenders werden Daten bei Empfang eines Schreibsignals
eingeschrieben, wobei dieses Einschreiben auch bei wiederholter Übermittlung
des Signals nur einmal erfolgt und das Signal im Kommunikationsbereich
eines zum Lesen und Übertragen
erforderlicher Daten bei Empfang eines Lesesignals vorgesehenen
Lese-Abfragesenders eingeschrieben wird. Erforderliche Daten werden
bei ihrem Empfang in einen Datenspeicher eingeschrieben, wobei eine
spezifische Status-Speichereinrichtung die Speicherung von Schreibbeendigungs-Statusdaten
gewährleistet.
Nach Beendigung des Einschreibens können weitere Schreibvorgänge durch
Annullierung der weiteren Schreibsignale unterbunden werden. Bei
einer Kommunikation übertragen
die Abfragesender Abfragesignale über zugehörige Antennen. Wenn ein bewegliches
Objekt in einen Kommunikationsbereich gelangt, überträgt der bei dem beweglichen
Objekt vorgesehene Antwortsender in Abhängigkeit von dem dann empfangenen
Abfragesignal ein Antwortsignal. Der Abfragesender identifiziert
außerdem
den Pegel der Antwortsignale, sodass bei Verwendung mehrerer Abfragesender
unterschiedliche Frequenzbereiche und unterschiedliche Sendezeiten
Verwendung finden können.
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Darüber hinaus
ist aus der
EP 0 568
067 A1 ein Funktransponder-Identifizierungssystem bekannt,
bei dem ein Abfragesender mit Hilfe eines Oszillators ein Signal
erzeugt und dieses Signal über eine
Antenne überträgt. Bei Übertragung
dieses Signals in Form eines kurzen Strom- oder Leistungsimpulses
kann ein im Kommunikationsbereich befindlicher Antwortsender dieses
Signal empfangen, wobei der Empfänger
des Abfragesenders für
eine kurze Zeitdauer empfangsbereit ist, die kürzer als die Impulsdauer bei
der vorherigen Übertragung
eines Transponder-Antwortsignals ist. Wenn hierbei kein Antwortsignal
erhalten wird, wird kein weiteres Signal abgegeben. Der Abfragesender
führt einen
Zyklus der aufeinanderfolgenden Übertragung
von Abfrageimpulsen längerer
Dauer und Überwachung
der Antwort eines Transponders so lange durch, bis ein Antwortsignal
erfasst wird, das angibt, dass der im Kommunikationsbereich befindliche
Transponder, der das Antwortsignal abgegeben hat, einen angemessenen Ladeleistungspegel
aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung ist angesichts des vorstehend beschriebenen Standes der
Technik konzipiert worden, wobei ihr die Hauptaufgabe zu Grunde
liegt, eine Vorrichtung zur Identifizierung beweglicher Objekte
anzugeben, bei der ein von einer in einer Station angeordneten Antenne
gebildeter Kommunikationsbereich und ein von einer an einem beweglichen Objekt
angebrachten Antwortsendeeinheit (oder fahrzeugeigenen Einheit,
die nachstehend auch vereinfacht als IU bezeichnet ist) gebildeter
weiterer Kommunikationsbereich im wesentlichen die gleiche Form
und den gleichen Umfang annehmen, wodurch Kommunikationsausfälle und
Kommunikationsstörungen
verhindert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung zur Identifizierung beweglicher Objekte gemäß den Patentansprüchen gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Identifizierung beweglicher Objekte umfasst die an dem beweglichen
Objekt angebrachte Antwortsendeeinheit zur Modulation einer aus
dem Außenbereich
erhaltenen Trägerfunkwelle
mit zugehörigen
Daten und Rückübermittlung
dieser Trägerfunkwelle
als Antwortsignalwelle, eine Antennensteuereinrichtung zur Übertragung
einer Trägerfunkwelle
und Empfang einer Antwortsignalwelle über eine Antenne zur Identifizierung
eines Kraftfahrzeugs und eine Einrichtung zur Verringerung der Ausgangsleistung
der Antenne während
der Kommunikation auf einen vorgegebenen Pegel, sodass der Sendebereich
(Downlink-Bereich) und der Empfangsbereich (Uplink-Bereich) der Antenne
und der Antwortsendeeinheit bzw. fahrzeugeigenen Einheit während der
Kommunikation übereinstimmen.
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Die
Vorrichtung zur Identifizierung beweglicher Objekte umfasst hierbei
eine an einem Kraftfahrzeug angebrachte Antwortsendeeinheit zur
Modulation einer aus dem Außenbereich
empfangenen Trägerfunkwelle
mit zugehörigen
Daten und Rücksendung
dieser Trägerfunkwelle
bei Empfang einer Anrufsignalwelle aus dem Außenbereich als Rückrufsignalwelle
und zur Modulation einer weiteren Trägerfunkwelle mit Antwortdaten
und Rücksendung
dieser Trägerfunkwelle
bei Empfang einer Abfragesignalwelle als Antwortsignalwelle, eine
Antennensteuereinrichtung zur Übertragung
der Anrufsignalwelle und der Trägerfunkwelle
beim Empfang der Rückrufsignalwelle
und Übertragung
einer Abfragesignalwelle und einer Trägerfunkwelle beim Empfang des
Antwortsignals sowie zur Identifizierung des Kraftfahrzeugs, und
weiterhin eine Bereichseinstelleinrichtung zur Verringerung der
Ausgangsleistung der Antenne während
der Übertragung
der Anrufsignalwelle auf einen vorgegebenen Pegel.
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Weiterhin
umfasst die Vorrichtung zur Identifizierung beweglicher Objekte
eine Vielzahl von Antennen, die zur Übertragung und zum Empfang
von Funksignalen unterschiedlicher Frequenzen in einem gegebenen
Frequenzbereich der Antwortsendeeinheit bzw. der fahrzeugeigenen
Einheit zu und aus einer Vielzahl von einander überdeckenden Kommunikationsbereichen
angeordnet und ausgestaltet sind, wobei die Steuereinrichtung ihren
Ausgangssignalen entsprechend den Kommunikationsbereichen der Antennen
verschiedene Zeiten zuordnet.
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Eine
an dem Mauttor angeordnete jeweilige Antenne kann somit das Antwortsignal
in einem mit dem Antennensendebereich im wesentlichen übereinstimmenden
Antennenempfangsbereich empfangen, wenn die Antwortsendeeinheit
das Kommunikationssignal in diesem Antennensendebereich empfängt, wodurch
eine zuverlässige
Kommunikation mit der Antwortsendeeinheit bzw. der fahrzeugeigenen Einheit
ohne einen Kommunikationsausfall bzw. Kommunikationsstörungen gewährleistet
ist.
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Wenn
die an einem Kraftfahrzeug angebrachte Antwortsendeeinheit in den
Sendebereich gelangt und eine Anrufsignalwelle empfängt, erzeugt sie
eine Rückrufsignalwelle
durch Modulation der empfangenen Trägerfunkwelle mit Rückrufdaten
und überträgt die Rückrufsignalwelle
in den Außenbereich.
Der Pegel dieser Rückrufsignalwelle
zum Sendezeitpunkt ist hierbei niedriger als der Pegel der von der
Steuereinrichtung erzeugten unmodulierten Trägerfunkwelle, da bei der Rückrufsignalwelle
nur die von einer Außenbereichsantenne abgegebene
unmodulierte Trägerfunkwelle
Verwendung findet. Die Bereichseinstelleinrichtung verringert daher
die Antennenausgangsleistung auf einen vorgegebenen Pegel zur Verkleinerung
des Sendebereiches, wenn die Steuereinrichtung ein Kommunikationssignal
wie eine Anrufsignalwelle oder eine Abfragesignalwelle überträgt, und
führt die
Antennenausgangsleistung auf ihren ursprünglichen Wert zurück, wenn
die Steuereinrichtung die unmodulierte Trägerfunkwelle überträgt.
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Wenn
die Steuereinrichtung die Rückrufsignalwelle
empfängt,
wird über
die Antenne die Abfragesignalwelle und anschließend die unmodulierte Trägerfunkwelle übertragen.
Wenn sodann die Antwortsendeeinheit die Abfragesignalwelle empfängt, stellt
sie die Antwortdaten zusammen, moduliert die anschließend empfangene
unmodulierte Trägerfunkwelle
mit den Antwortdaten und führt
sie als Antwortsignal der Antenne zu. Wenn die Antenne die Kommunikation
abschließt, überträgt sie die
Anrufsignalwelle erneut.
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Wenn
die Antwortsendeeinheit bzw. die fahrzeugeigene Einheit die Anrufsignalwelle
in dem Sendebereich empfängt,
kann somit die Antenne die Rückrufsignalwelle
in einem mit dem Sendebereich weitgehend übereinstimmenden Empfangsbereich aufnehmen,
sodass eine zuverlässige
Kommunikation gewährleistet
ist. Wenn ferner eine Antwortsendeeinheit bzw. fahrzeugeigene Einheit
in dem Kommunikationsbereich die Abfragesignalwelle empfängt, während andere
Antwortsendeeinheiten in dem gleichen Kommunikationsbereich die
Anrufsignalwelle nicht empfangen, wird die Abfragesignalwelle nur
zu der einen Antwortsendeeinheit übertragen, die die Anrufsignalwelle
empfangen hat, sodass nur deren Rückrufsignalwelle von der Antenne
empfangen wird, während
die Anrufsignalwelle für eine
weitere Antwortsendeeinheit im Rahmen einer sukzessiv erfolgenden
Kommunikation anschließend übertragen wird.
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Da
die Steuereinrichtung ihre Ausgangssignale zu unterschiedlichen
Zeiten einer Vielzahl von Antennen mit einander überdeckenden Sendebereichen
zuführt,
empfängt
die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit eines in dem Überdeckungskommunikationsbereich
befindlichen Kraftfahrzeugs eines der von den Antennen abgegebenen
Kommunikationssignale.
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Da
die von den verschiedenen Antennen abgegebenen Kommunikationssignale
und unmodulierten Trägerfunkwellen
auch unterschiedliche Frequenzen aufweisen, ist eine Kommunikation
mit jeweils nur einer Antenne gewährleistet. Auf diese Weise
wird eine zuverlässige
Kommunikation in einem großen
Bereich ohne Verbleiben nicht abgedeckter toter Zonen erhalten.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in Verbindung
mit den zugehörigen
Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Identifizierung beweglicher
Objekte gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
perspektivische Gesamtansicht einer Anlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
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3 eine
schematische Gesamtansicht der Anlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
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4 Kennlinien
des Frequenzgangs einer Antwortsendeeinheit sowie von Antennen der
Vorrichtung bzw. Anlage gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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5A, 5B, 5C, 5D und 5E den
zeitlichen Verlauf eines Abfragedatensignals bei der Vorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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6 ein
Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms für eine Antenne der Vorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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7 ein
Ablaufdiagramm eines Steuerprogramms für eine Antwortsendeeinheit
der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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8 ein Steuerdiagramm zur Veranschaulichung
von Kommunikationszeiten zwischen der Antenne und der Antwortsendeeinheit
bei dem Ausführungsbeispiel,
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9 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Kommunikation,
wenn zwei Kraftfahrzeuge in einen Kommunikationsbereich gelangen,
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10 ein 8 entsprechendes
Steuerdiagramm zur Veranschaulichung der Kommunikationszeiten, wenn
zwei Kraftfahrzeuge in einen Kommunikationsbereich gelangen,
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11 eine
schematische Darstellung eines Kommunikationsbereiches bei einem
System des Standes der Technik, und
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12 eine
schematische Darstellung der Ursache von Kommunikationsstörungen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 ein Mauterhebungssystem für eine Mautstrasse
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
beschrieben.
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2 zeigt
eine perspektivische Gesamtansicht einer Mautstrasse 20.
Die Mautstrasse 20 umfasst fünf Fahrbahnen 21a bis 21e.
Zwei Kraftfahrzeuge 22, die die beweglichen Objekte darstellen, sind
jeweils mit einer (nachstehend vereinfacht auch als IU bezeichneten)
fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 ausgestattet, die
im oberen Mittelteil der Frontscheibe eines jeden Kraftfahrzeugs 22 angeordnet
ist, sodass sich deren Fahrt auf der Mautstrasse in der in 3 dargestellten
Weise veranschaulichen lässt.
Ein Mauttor 24 verläuft
quer über
die Mautstrasse 20 hinweg und ist mit einer Vielzahl von (in
diesem Fall 5) Antenneneinheiten 25a bis 25e ausgestattet,
die über
den jeweiligen Fahrbahnen 21a bis 21e angeordnet
sind. Die fünf
Antennen 25a bis 25e sind hierbei schräg abwärts auf
die Fahrbahn gerichtet, wobei ihre Kommunikationsbereiche 26a bis 26e dahingehend
ausgestaltet sind, dass sich benachbarte Kommunikationsbereiche
teilweise überdecken
und in der in 3 dargestellten Weise Überdeckungs-Kommunikationsbereiche 27a bis 27d bilden.
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Die
Antenneneinheiten 25a bis 25e sind in der in 1 dargestellten
Weise mit einer Antennensteuereinheit 28 verbunden, über die
die Antennen 25a bis 25e zum Senden und Empfangen
von Signalen und Austauschen von Daten zwischen einem Hostcomputer
und einer in 3 dargestellten Signalverarbeitungseinrichtung 29 gesteuert
werden.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 1 näher auf
den Aufbau der Antenneneinheiten 25a bis 25e eingegangen.
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Eine
Sende- und Empfangsantenne 30 stellt eine Gruppenantenne
dar, die zur Verstärkung
der Richtwirkung der Antenne und Vergrößerung der Kommunikationsentfernung
aus einer Vielzahl von Streifenleitungsantennen besteht, die auf
einer gedruckten Leiterplatte in Form von Mikrostreifenleitern ausgebildet
sind. Eine Modulatorschaltung 31 moduliert eine von einem
Oszillator 32 erzeugte und die Frequenz f1 aufweisende
Trägerfunkwelle
mit einem von der Antennensteuereinheit 28 zugeführten Abfragedatensignal
und erzeugt über
einen Zirkulator 33 bei der Antenne 30 eine modulierte
Trägerwelle
als Abfragesignalwelle Sk. Die Frequenz f1 der von dem Oszillator 32 erzeugten
Trägerfunkwelle
stellt eine Frequenz in einem zugeordneten Frequenzband von z.B.
2,45 GHz dar. Die Antenne 30 empfängt nur einen begrenzten Bereich
der von dem Oszillator 32 erzeugten Funkwellenfrequenzen
f1.
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Eine
nachstehend vereinfacht als Empfangsschaltung bezeichnete Signalempfangsschaltung 34 ist
mit einer Mischstufe 35 zur Durchführung einer Signalverarbeitung
wie einer Demodulation verbunden. Der Mischstufe 35 werden
von dem Oszillator 32 die Trägerfunkwelle und von der Antenne 30 über den Zirkulator 33 außerdem eine
Antwortsignalwelle zugeführt
(die eine mit einem Antwortdatensignal modulierte Trägerfunkwelle
darstellt). Die Trägerfunkwelle
und die Antwortsignalwelle werden von der Mischstufe 35 gemischt
und der Empfangsschaltung 34 zugeführt. Die Empfangsschaltung 34 demoduliert die
gemischte Signalwelle zur Bildung des Antwortdatensignals, das dann
der Steuereinheit 28 zugeführt wird.
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Die
anderen Antenneneinheiten 25b bis 25e weisen mit
Ausnahme ihrer Frequenzzuordnung den gleichen Aufbau wie die Antenneneinheit 25a auf, d.h.,
die Frequenz f1 wird von dem Oszillator 32 für die Antenneneinheit 25a erzeugt,
während
die Frequenzen f2 bis f5 für
die Antenneneinheiten 25b bis 25e in einem engen
Frequenzband ohne gegenseitige Überschneidungen
erzeugt werden. Diese Oszillatorfrequenzen sind dem vorstehend beschriebenen festen
Frequenzband (2,45 GHz-Band) zugeordnet, wobei
die Zuordnung der Frequenzen für
benachbarte Antenneneinheiten derart gewählt ist, dass ein möglichst
großer
Frequenzabstand voneinander erhalten wird.
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Bei
der Antennensteuereinheit 28 umfasst eine Steuerschaltung 36 eine
(nicht dargestellte) Zentraleinheit (CPU) und ist mit zugehörigen Modulatorschaltungen 31,
Empfangsschaltungen 34 und dem Oszillator 32 für die Antenneneinheiten 25a bis 25e verbunden.
Die Antwortsendeeinheit 28 führt ein nachstehend noch näher beschriebenes
Programm aus und erzeugt ein Abfragedatensignal für die Modulatorschaltung 31 mit
einer nachstehend ebenfalls noch näher beschriebenen zeitlichen
Steuerung, empfängt
ein Antwortdatensignal über
die Empfangsschaltung 32 und verringert die Ausgangsleistung des
Oszillators 32 auf einen vorgegebenen Pegel zum Zeitpunkt
der Abgabe einer Pilotsignalwelle Sp, auf die nachstehend noch näher eingegangen
wird. Die Steuerschaltung 36 ist hierbei über eine
Schnittstellenschaltung 37 mit der vorstehend bereits beschriebenen
Signalverarbeitungsschaltung 29 (siehe 3)
verbunden. Eine Stromversorgungsschaltung 38 wandelt einen
von einer (nicht dargestellten) elektrischen Stromquelle zugeführten Wechselstrom
in einen Gleichstrom um und führt
ihn der Steuerschaltung 36 und der Schnittstellenschaltung 37 sowie
den jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e zu.
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Bei
der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 ist eine Antenne 39 in
Form einer Mikrostreifenleiterantenne auf einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet
und zum Empfang von Funkwellen in einem breiten Frequenzband ausgestaltet,
wie dies in 4 durch eine gestrichelte Linie
veranschaulicht ist, d.h., die Antenne 39 kann sämtliche
Frequenzen f1 bis f5 der von den jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e übertragenen
Abfragesignalwellen Sk empfangen.
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Die
Steuerschaltung 40 umfasst eine Zentraleinheit (CPU), einen
Festspeicher (ROM) sowie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und
erzeugt beim Empfang einer Pilotsignalwelle Sp oder einer Abfragesignalwelle
Sk aus dem Außenbereich
Antwortdatensignale für
eine Rückrufsignalwelle
(oder Pilot-Antwortsignalwelle) und eine Antwortsignalwelle (oder
eine Abfrage-Antwortsignalwelle). Hierbei bewirkt die Pilotsignalwelle
Sp die Inbetriebnahme der Zentraleinheit der Steuerschaltung 40 und
die Abfrage des Identifizierungscodes eines Kraftfahrzeugs, während die
Abfragesignalwelle Sk bewirkt, dass die Zentraleinheit die in dem
Festspeicher und/oder Direktzugriffsspeicher der Steuerschaltung 40 gespeicherten
Daten ausgelesen oder Daten in den Direktzugriffsspeicher für die Mauterhebung
eingeschrieben werden. Die Steuerschaltung 40 ist mit der
Antenne 39 über
eine Sendeschaltung 41 und eine Empfangsschaltung 42 verbunden.
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Die
Sendeschaltung 41 moduliert eine von der Antenne 39 empfangene
unmodulierte Trägerfunkwelle
mit einem Antwortsignal wie der Rückrufsignalwelle und überträgt die modulierte
Trägerwelle als
Antwortsignalwelle z.B. in Form einer Rückrufsignalwelle Ap. Die Empfangsschaltung 42 demoduliert die
von der Antenne 39 empfangene Abfragesignalwelle Sk zur
Bildung eines Abfragedatensignals, das der Steuerschaltung 40 zugeführt wird.
Die Steuerschaltung 40 ist mit einem Datenspeicher 43 verbunden,
der von einem nichtflüchtigen
Schreib-Lese-Speicher
gebildet wird. Die Steuerschaltung 40 überträgt auch beim Empfang der Abfragesignalwelle Sk
keine Signalwelle, bevor sie nicht die Pilotsignalwelle Sp empfangen
hat. Nachdem die Steuerschaltung 40 eine Kommunikation
mit einer der Antenneneinheiten 25a bis 25e begonnen
hat, wird keine Kommunikation mit einer anderen Antenneneinheit
begonnen. Nach der Ausführung
eines Mauterhebungsvorgangs beendet die Steuerschaltung 40 die
Kommunikation und beginnt eine erneute Kommunikation erst nach Ablauf
einer gewissen Zeitdauer oder nach einer vorgegebenen Fahrtstrecke.
Eine Batterie 44 versorgt die jeweiligen Schaltungsanordnungen
in der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23a mit Strom.
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Nachstehend
wird auf Betrieb und Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 näher
eingegangen. Die Steuerschaltung 36 der Antennensteuereinrichtung 28 erzeugt
Kommunikationsdatensignale, und zwar in diesem Fall ein nachstehend noch
näher beschriebenes
Pilotdatensignal sowie ein Abfragedatensignal und führt diese
Signale den jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e mit
der in 5 veranschaulichten zeitlichen
Steuerung zu. Die Antennensteuereinrichtung 28 führt hierbei
die Kommunikationsdatensignale wiederholt den ungradzahligen Antenneneinheiten 25a, 25c und 25e während einer
jeweiligen Zykluszeit T1 zur gleichen Zeit zu, während den gradzahligen Antenneneinheiten 25b und 25d die
Kommunikationsdatensignale zwar auch während der gleichen Zykluszeit
T1 jedoch zu einer später
als die erstere Zeit einsetzenden Zeit T2 zugeführt werden (wobei z.B. T1/2
gilt).
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Bei
den jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e moduliert
die Modulatorschaltung 31 die Trägerfunkwelle mit den Kommunikationsdatensignalen und überträgt die Kommunikationsdatensignale über die
Antennen 30 zu den jeweiligen Kommunikationsbereichen 26a bis 26e.
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Hierbei
sind zwei Arten von Kommunikationsdatensignalen vorhanden, nämlich das
Pilotdatensignal und das Abfragedatensignal. Diese Signale werden
wiederholt während
einer Zeitdauer ta innerhalb der Abgabezykluszeit T1 erzeugt, wobei
die verbleibende Zykluszeit tb (ta + tb = T1) zum Empfang der Antwortsignalwellen
oder Datensignale vorgegeben ist (die nach der Demodulation der
Antwortsignalwellen erhalten werden). Die Abgabedauer ta für das Pilotdatensignal
und das Abfragedatensignal ist dahingehend ausgestaltet, dass keine Überdeckungen
mit den von den benachbarten Antenneneinheiten wie z.B. den Antenneneinheiten 25a und 25b abgegebenen
Signalen auftreten.
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Während der
Zykluszeit tb (in der in 5 veranschaulichten
Weise gilt für
tb = T1 – ta),
bei der weder die Kommunikationsdatensignale von der Steuereinrichtung 28 zugeführt werden
noch eine Modulation durch die Modulatorschaltung 31 erfolgt, werden
die unmodulierten Trägerfunkwellen
von den Oszillatoren 32 erzeugt und von den jeweiligen
Antenneneinheiten 25a bis 25e zu den jeweiligen
Kommunikationsbereichen 26a bis 26e übertragen,
d.h., die jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e übertragen
stets Funkwellen, die die (das Pilotdatensignal enthaltende) Pilotsignalwelle
Sp und die (das Abfragedatensignal enthaltende) Abfragesignalwelle
Sk umfassen, die in der Zykluszeit T1 während der Zeitdauer ta übertragen
werden.
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Der
Ausgangsleistungspegel der Antennen 30 der jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e ist dahingehend
ausgestaltet, dass der Pegel der Pilotsignalwelle Sp den Wert L1
und der Pegel der Abfragesignalwelle Sk und der unmodulierten Trägerfunkwelle
den Wert L2 annehmen, der einen vorgegebenen Pegel darstellt, der
größer als
der Ausgangsleistungspegel L1 ist. Der Empfang und das Senden der Signalwellen über die
Antenneneinheiten 25a bis 25e werden in Abhängigkeit
von einem in 6 veranschaulichten Kommunikationsprogramm
gesteuert, während
die entsprechenden Operationen der Antwortsendeeinheit 23 in
Abhängigkeit
von einem in 7 veranschaulichten Kommunikationsprogramm gesteuert
werden.
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Wenn
die Steuerschaltung 36 gemäß dem in 6 veranschaulichten
Kommunikationsprogramm nach dessen Initialisierung (Schritt S1)
die Antenneneinheiten 25a bis 25e zu steuern beginnt,
stellt der Oszillator 32 den Ausgangsleistungspegel der
Antenne 30 auf den Wert L1 ein (Schritt S2), woraufhin
die Pilotsignalwelle Sp gesendet wird (Schritt S3). Sodann stellt
der Oszillator 32 den Ausgangsleistungspegel der Antenne 30 auf
den Wert L2 (L2 > L1)
ein (Schritt S4), woraufhin die unmodulierte Trägerfunkwelle gesendet (Schritt
S5) und der Empfang der Rückrufsignalwelle
Ap bis zum Ablauf der Zykluszeit T1 abgewartet werden.
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Wenn
die Antenneneinheiten 25a bis 25e die Rückrufsignalwelle
Ap während
der Zykluszeit T1 nicht empfangen haben, wird im Schritt S6 das
Ergebnis NEIN erhalten, woraufhin das Programm zum Schritt S2 zurückkehrt und
die Schritte S2 bis S6 bis zum Empfang der Rückrufsignalwelle Ap wiederholt werden,
d.h., bis die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23 sich
in einem der Kommunikationsbereiche 26a bis 26e befindet,
woraufhin nach dem Empfang das Ergebnis JA erhalten wird. Sodann
geht das Programm auf einen Schritt S7 über, bei dem die Antenneneinheiten 25a bis 25e die
Abfragesignalwelle Sk zum Auslesen der Daten für die Mauterhebung und dergleichen
aus der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 übertragen
(Schritt S7). Anschließend übertragen
die Antenneneinheiten 25a bis 25e die unmodulierte
Trägerfunkwelle
(Schritt S8) und warten den Empfang der Abfrage-Antwortsignalwelle Ak
(die nachstehend als Antwortsignalwelle bezeichnet wird) von der
fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 ab, woraufhin im
Falle des Empfangs eine Signalverarbeitung durchgeführt wird
(Schritt S9).
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Wenn
zusätzlich
zu dem Auslesen von Daten auch das Einschreiben von Daten erforderlich
ist, senden die Antenneneinheiten 25a bis 25e die
Abfragesignalwelle Sk, die Daten enthält, die vor der Beendigung
der Kommunikation in die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23 eingeschrieben
werden müssen.
In diesem Fall wird in einem Schritt S10 das Ergebnis NEIN erhalten,
woraufhin das Programm zum Schritt S7 zurückkehrt. Sodann wird die Abfragesignalwelle
Sk gesendet (Schritt S7), worauf das Programm die Schritte S8 und
S9 bis zum Schritt S10 abarbeitet, bei dem dann das Ergebnis JA
erhalten und die Kommunikation beendet werden, wenn die Übertragung
der Abfragesignalwelle abgeschlossen ist. Sodann kehrt das Programm
zum Schritt S2 zur Wiederholung der vorstehend beschriebenen Schritte
zurück.
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Da
der Ausgangsleistungspegel L1 nur während der Übertragung der Pilotsignalwelle
Sp eingestellt wird, während
der Ausgangsleistungspegel L2 bei der Übertragung der Abfragesignalwelle
Sk und der unmodulierten Trägerfunkwelle
eingestellt ist, stimmt der jeweilige Kommunikationsbereich 26a bis 26e der
Pilotsignalwelle Sp, die von der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 empfangen
werden kann, weitgehend mit den Kommunikationsbereichen der Rückrufsignalwelle
Ap und des Antwortsignals Ak überein,
die von der Antenne 30 empfangen werden können.
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Bei
dem in Abhängigkeit
von dem in 7 veranschaulichten Kommunikationsprogramm
erfolgenden Betrieb der fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheit 23 erfolgt
in einem Schritt T1 eine Initialisierung, woraufhin der Empfang
der Pilotsignalwelle Sp abgewartet wird (Schritt T2). Wenn die Antwortsendeeinheit 23 in
einen der Kommunikationsbereiche 26a bis 26e gelangt
und (über
die Antenne 39) die von den Antenneneinheiten 25a bis 25e gesendete Pilotsignalwelle
Sp empfängt,
wird sie von der Empfangsschaltung 42 demoduliert und sodann
der Steuerschaltung 40 zugeführt, sodass das Ergebnis JA vorliegt
und auf den nächsten
Schritt T3 übergegangen
werden kann. Die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23 empfängt anschließend über die
Antenne 39 die unmodulierte Trägerfunkwelle und moduliert
sie mit dem von der Sendeschaltung 41 abgegebenen Rückrufdatensignal,
woraufhin die eine modulierte Trägerfunkwelle
darstellende Rückrufsignalwelle
Ap gesendet wird (Schritt T3). Sodann werden die Schritte T4 und
T5 bis zum Empfang der Abfragesignalwelle Sk wiederholt.
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Wenn
die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23 die Abfragesignalwelle
Sk von einer der Antenneneinheiten 25a bis 25e empfängt, wird
eine Signalverarbeitung zum Senden oder Einschreiben von Daten der
Mauterhebung in Abhängigkeit
von dem Inhalt der Abfragesignalwelle Sk durchgeführt. Wenn die
Daten zu speichern sind, werden sie von der Steuerschaltung 40 in
den Datenspeicher 43 eingeschrieben, während sie aus dem Datenspeicher 43 ausgelesen
werden, wenn ein Auslesen der Daten erforderlich ist (Schritt T6).
Sodann wird die Antwortsignalwelle Ak gebildet, d.h., die unmodulierte
Trägerfunkwelle
wird moduliert (Schritt T7). Wenn die Abfragesignalwelle Sk kein
Kommunikations-Beendigungssignal enthält, legt die Antwortsendeeinheit 23 im
nächsten
Schritt T8 das Ergebnis NEIN fest und kehrt zum Schritt T4 zurück, bei
dem der Empfang der Abfragesignalwelle Sk erneut abgewartet wird. Wenn
dagegen das Beendigungssignal vorhanden ist, legt die Antwortsendeeinheit 23 das
Ergebnis JA fest und führt
die Beendigung der Kommunikation durch (Schritt T9), woraufhin zum
Schritt T2 zurückgekehrt
wird.
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Wenn
die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23 bei der Wiederholung
der Schritte T4 und T5 die Abfragesignalwelle nicht in einer vorgegebenen Zeitdauer
empfangen hat, wird im Schritt T5 das Ergebnis JA erhalten, woraufhin
eine Kommunikationsstörungsverarbeitung
erfolgt (Schritt T10), als deren Ergebnis die Antwortsendeeinheit 23 zum
Schritt T2 zurückkehrt
und erneut den Empfang der Pilotsignalwelle Sp abwartet.
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Obwohl
dieser Schritt im Falle eines Systemstörzustands nicht zweckmäßig ist,
wird hierdurch der Empfang der Signale gewährleistet, wenn die Antwortsendeeinheit 23 das
nächste
Mauttor passiert.
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Wenn
zwei Kraftfahrzeuge 22a und 22b jeweils die Fahrbahn 21a und
die Fahrbahn 21b befahren und sich dem Mauttor 24 nähern und
sodann die Antwortsendeeinheit 23a und die Antwortsendeeinheit 23b in
der in 3 veranschaulichten Weise schließlich in
die Kommunikationsbereiche 26a und 26b gelangen,
während
die Pilotsignalwelle Sp in die jeweiligen Kommunikationsbereiche 26a bis 26e gesendet
wird, empfängt
zuerst die Antwortsendeeinheit 23b die Pilotsignalwelle
Sp von der Antenneneinheit 25b und gibt die Rückrufsignalwelle
Ap und die Antwortsignalwelle Ak in Abhängigkeit von der Abfragesignalwelle
Sk ab, woraufhin anschließend
die Antwortsendeeinheit 23a die Pilotsignalwelle Sp von der
Antenneneinheit 25a empfängt und die gleichen Vorgänge ablaufen.
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Wenn
die Kraftfahrzeuge 22a und 22b das Mauttor 24 passieren,
erfolgt somit automatisch eine Datenkommunikation für die Mauterhebung
zwischen dem Mauttor 24 und den fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheiten 23a und 23b.
Da die Kommunikationsbereiche, in denen die (über die Antenneneinheiten 25a bis 25e gesendete)
Pilotsignalwelle von den fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheiten 23a und 23b empfangen
werden kann, weitgehend mit den Kommunikationsbereichen übereinstimmt,
in denen die fahrzeugeigenen Antwortsendeeinheiten 23a und 23b die
Rückrufsignalwelle
Ap übertragen
können,
ist eine zuverlässige
Kommunikation gewährleistet.
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Wenn
das Kraftfahrzeug 22b gemäß 3 zunächst den
Kommunikationsbereich 26b passiert und sodann in den Bereich 26a gelangt,
gibt die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23b die Rückrufsignalwelle
Ap in Abhängigkeit
von der von der Antenne 25b erhaltenen Pilotsignalwelle
Sp ab, spricht jedoch nicht auf die von der Antenne 25a abgegebene
Pilotsignalwelle an, d.h., die Antwortsendeeinheit 23b kommuniziert
nur mit der Antenneneinheit 25b, während die Antenneneinheit 23a gleichermaßen nur
mit der Antenneneinheit 25a kommuniziert. Da bei den fahrzeugeigenen
Antwortsendeeinheiten 23a und 23b nach Beendigung
des Mauterhebungsvorgangs für
eine gewisse Zeitdauer oder für
eine kurze Fahrtstrecke keine erneute Kommunikation beginnt, geben
sie die Rückrufsignalwelle
Ap auch dann nicht ab, wenn sie nach Beendigung des Mauterhebungsvorgangs
die Pilotsignalwelle Sp von den Antenneneinheiten 25a und 25b empfangen.
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Nachstehend
wird auf einen in den 9 und 10 näher veranschaulichten
Fall eingegangen, bei dem drei Kraftfahrzeuge 22c bis 22e den
Kommunikationsbereich 26a passieren. Wie in 9 veranschaulicht
ist, gelangt das Kraftfahrzeug 22c zuerst in den Kommunikationsbereich 26a,
woraufhin das Kraftfahrzeug 22d in den Kommunikationsbereich 26a gelangt,
während
das Kraftfahrzeug 22e einen Downlink-Bereich 26ad außerhalb
des Kommunikationsbereiches 26a passiert, in dem auch andere
Signale als die Pilotsignalwelle Sp (Signalwelle niedrigeren Pegels)
der Antenneneinheit 25a empfangen werden können.
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Wie
in 10 veranschaulicht ist, empfängt die
Antwortsendeeinheit 23c des zuerst in den Kommunikationsbereich 26a gelangten
Kraftfahrzeugs 22c die Pilotsignalwelle Sp von der Antenneneinheit 25a und
spricht auf dieses Signal durch Einleitung der Kommunikation an.
Obwohl das Kraftfahrzeug 22d während der von der Antwortsendeeinheit 23c durchgeführten Kommunikation
ebenfalls in den Kommunikationsbereich 26a gelangt, leitet
die Antwortsendeeinheit 23d auch bei Empfang der Abfragesignalwelle
Sk ihrerseits keine Kommunikation ein, da die Antenneneinheit 25a bei
der Abgabe der Abfragesignalwelle Sk bereits eine Kommunikation
mit der Antwortsendeeinheit 23c durchführt.
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Wenn
die Kommunikation zwischen der Antwortsendeeinheit 23c und
der Antenneneinheit 25a abgeschlossen ist und die Pilotsignalwelle
Sp erneut von der Antenneneinheit 25a übertragen wird, empfängt die
Antwortsendeeinheit 23c diese Signalwelle und leitet eine
Kommunikation ein. Da zu diesem Zeitpunkt die Antwortsendeeinheit 23c ihre
Kommunikation beendet hat, vernachlässigt sie die Pilotsignalwelle
Sp auch bei einem anschließenden
Empfang dieses Signals. Somit findet nur eine Kommunikation der
Antwortsendeeinheit 23d mit der Antenneneinheit 25a statt.
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Die
Antwortsendeeinheit 23e des den Downlink-Bereich 26ad passierenden
Kraftfahrzeugs 22e empfängt
die Pilotsignalwelle Sp nicht, da sie sich außerhalb des Kommunikationsbereiches 26a befindet, sodass
bei dem Passieren des Kraftfahrzeugs 22e auch beim Empfang
der Abfragesignalwelle Sk keine Kommunikation erfolgt. Das Kraftfahrzeug 22e passiert
jedoch in der Praxis den Kommunikationsbereich 26b der
Antenneneinheit 25b, wie dies in 3 dargestellt
ist, sodass die fahrzeugeigene Antwortsendeeinheit 23e die
Pilotsignalwelle Sp von der Antenneneinheit 25b empfängt und
ihre Kommunikation einleitet.
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Wenn
die Antwortsendeeinheit 23 eines Kraftfahrzeugs in einen
Kommunikationsbereich 27a gelangt, in dem sich die Kommunikationsbereiche 26a und 26b der
Antenneneinheiten 25a und 25b überdecken, empfängt die
Antwortsendeeinheit 23 die Pilotsignalwelle von einer der
beiden Antenneneinheiten 25a und 25b, da die Antenneneinheiten 25a und 25b in
der vorstehend beschriebenen Weise die Pilotsignalwelle Sp zu unterschiedlichen
Zeiten übertragen,
um eine stabile Kommunikation der Antwortsendeeinheit 23 mit
einer der beiden Antenneneinheiten 25a und 25b zu
gewährleisten.
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Da
die Kommunikationszeit nicht gemeinsam bzw. anteilig von den Antenneneinheiten 25a und 25b genutzt
wird, ist sie im Vergleich zu einer üblichen Zeitmultiplex-Kommunikation weitaus
weniger beschränkt
und kann auch unter Berücksichtigung
eines mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Kraftfahrzeugs ausreichend
bemessen werden. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Kommunikation mit
der Antenneneinheit 25a oder 25b und damit eine zuverlässige Identifizierung
erzielen.
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Das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
bietet folgende Vorteile:
Zunächst ist hervorzuheben, dass
der Ausgangsleistungspegel L1 niedriger als der Ausgangsleistungspegel
L2 für
andere Signale eingestellt wird, wenn die Antenneneinheiten 25a bis 25e die
Pilotsignalwelle senden. Wenn somit die Antwortsendeeinheit 23 die Pilotsignalwelle
Sp in einem der Kommunikationsbereiche 26a bis 26e empfängt, moduliert
sie die anschließend
empfangene unmodulierte Trägerfunkwelle
bei einem erhöhten
Leistungspegel und sendet sie als Rückrufsignalwelle zuverlässig zu
den entsprechenden Antenneneinheiten zurück. Da die Antenneneinheiten 25a bis 25e die
Abfragesignalwelle Sk mit dem höheren
Ausgangsleistungspegel L2 übertragen,
kann die Antwortsendeeinheit 23 diese Signalwelle zuverlässig empfangen.
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Da
die Kommunikationszeiten für
die Pilotsignalwelle Sp und die Abfragesignalwelle zwischen der
Antwortsendeeinheit 23 und den Antenneneinheiten 25a bis 25e voneinander
getrennt sind, sodass die Antwortsendeeinheit 23 die Abfragesignalwelle Sk
nur nach erfolgtem Empfang der Pilotsignalwelle Sp empfängt, findet
in dem Fall, dass eine der Antwortsendeeinheiten 23 die
Abfragesignalwelle Sk empfängt,
während
sie sich in einem der Kommunikationsbereiche befindet, der Empfang
der Pilotsignalwelle Sp bei einer in den gleichen Kommunikationsbereich
gelangenden weiteren Antwortsendeeinheit 23 erst nach dem
Abschluss der ersteren Kommunikation statt. Auf diese Weise kann
die Kommunikation bei diesen beiden Antwortsendeeinheiten 23 ohne
Interferenzen erfolgen.
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Da
ferner die Frequenzen f1 bis f5 des Oszillators 32 einem
engen Frequenzband zugeordnet sind und die Steuereinrichtung 28 die
zeitliche Verschiebung der Pilotsignalwelle Sp von benachbarten Antennen
um eine Zeitdauer T2 steuert, können
die jeweiligen Antenneneinheiten 25a bis 25e mit
den jeweiligen Antwortsendeeinheiten 23 der Kraftfahrzeuge 22 ohne
Interferenzen in einer kurzen Zeit kommunizieren.
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Die
Modulatorschaltung 31 kann zur Durchführung einer derartigen Steuerung
des Oszillators 32 ausgestaltet sein, dass die unmodulierte
Trägerfunkwelle
automatisch von den Antenneneinheiten 25a bis 25e gesendet
wird, wenn weder die Pilotsignalwelle Sp noch die Abfragesignalwelle
Sk gesendet werden.
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Der
in die Antwortsendeeinheit 23 zu einer Einheit integrierte
Datenspeicher 43 kann auch getrennt als abnehmbares Element
z.B. in Form einer Speicherkarte oder einer Guthabenkarte ausgeführt sein.
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Die
Kommunikation kann auch durch eine einmalige Abfragesignalwelle
beendet werden, indem die Pilotsignalwelle Sp und die Abfragesignalwelle
Sk miteinander kombiniert werden.
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Es
können
auch mehr als drei einander überdeckende
Kommunikationsbereiche störungsfrei
vorgesehen werden, indem unterschiedliche Zeiten für die von
den jeweiligen Antenneneinheiten gesendete Pilotsignalwelle Sp und
Abfragesignalwelle Sk festgelegt werden, wodurch Kommunikationsinterferenzen
vermieden werden.
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Bei
einem Kommunikationsbereich, bei dem kein Überdeckungsbereich vorgesehen
ist, kann die gleiche Funkwelle verwendet werden.
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Die
vorstehend in Bezug auf ein Mauterhebungssystem für eine Mautstrasse
beschriebene Erfindung kann auch bei einem anderen System wie z.B.
einem Steuer- und Betriebssystem für ein unbemanntes Transportfahrzeug,
das Produkte in einem Werk oder einer Fabrik transportiert und verteilt,
einem Fertigungssteuersystem zur Steuerung einer Fertigungsstrasse
in einem Werk, einem Zugangskontrollsystem, das den Zugang von Personen
zu Räumen
und deren Verlassen kontrolliert, oder bei anderen ähnlichen
Systemen Verwendung finden.
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Erfindungsgemäß werden
somit ein Kommunikationsbereich für eine an einem Mauterhebungstor
(24) angeordnete Antenne (30) und ein Kommunikationsbereich
für eine
an einem Kraftfahrzeug angebrachte Antwortsendeeinheit (23a bis 23e)
dahingehend ausgebildet, dass sie übereinstimmen und keine Kommunikationsausfälle in Zwischenbereichen auftreten,
wenn eine Vielzahl von Kommunikationsbereichen in einem Mauterhebungsbereich
vorhanden ist. Wenn eine an einem Kraftfahrzeug (22) angebrachte
Antwortsendeeinheit (23a bis 23e) eine Pilotsignalwelle
empfängt,
moduliert sie ein anschließend
empfangenes Trägerfunkwellensignal
mit einem entsprechenden Antwortdatensignal und überträgt die modulierte Trägerfunkwelle
als Antwortsignalwelle. Bei diesem System wird die Ausgangsleistung
der Antwortsignalwelle während
des Umlaufs der Trägerfunkwelle
gedämpft,
sodass ihre Ausgangsleistung im Vergleich zu dem ursprünglichen Leistungspegel
bei der Übertragung
der Pilotsignalwelle geringer ist. Wenn dagegen andere Signalwellen übertragen
werden, wird deren Ausgangsleistung auf den ursprünglichen
Leistungspegel zurückgeführt und
dadurch die Leistung des Antwortsignals der Antwortsendeeinheit
(23a bis 23e) und der von der Antenne (30)
erhaltenen Kommunikationssignale abgeglichen, wodurch eine stabile
Kommunikation gewährleistet
wird.
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Die
Erfindung ist vorstehend zwar in Bezug auf spezifische Ausführungsbeispiele
beschrieben worden, jedoch liegt auf der Hand, dass auch verschiedene
Modifikationen und Änderungen
in Bezug auf diese spezifischen Ausführungsbeispiele der Erfindung
möglich
sind, ohne von dem durch die Patentansprüche definierten Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung dient daher
zur Veranschaulichung der Erfindung und stellt keine Einschränkung der
Erfindung dar.