KR100316475B1

KR100316475B1 - 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치

Info

Publication number: KR100316475B1
Application number: KR1019990058508A
Authority: KR
Inventors: 이용석
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-12-12
Also published as: KR20010056858A

Abstract

통과차량에 대한 확인 및 요금징수가 자동으로 이루어지는 자동 요금 징수시스템을 구현할 수 있도록 하기 위하여 소정의 짧은 시간으로 톨게이트를 통과하는 차량과의 무선신호를 원활히 송수신하여 차량확인 및 요금징수등의 데이타처리를 할 수 있도록 하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것으로서, 이 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 소정 속도로 진행하는 차량에 대해 소정의 무선신호를 교환하여 요금을 자동으로 징수하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치에 있어서, 안테나로 수신된 소정 대역의 무선신호를 수신하고 영상잡음을 제거하여 복조가능한 중간주파신호로 변환출력하는 고주파수신신호처리부와, 상기 고주파수신신호처리부로부터 입력되는 중간주파신호를 처리하여 무선신호에 실려온 신호를 추출하여 출력하는 중간주파신호처리부와, 차량측의 유니트에서 수신가능한 설정된 대역의 고주파신호를 설정 주기로 송출하는 고주파송신신호처리부로 구성된다.

Description

자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치{APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING RADIO FREQUENCY IN ELECTRONIC TOLL COLLECTION SYSTEM}

본 발명은 교통의 원할한 흐름을 위하여 개발되고 있는 자동 요금 징수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 요금 징수시스템에 있어서 소정의 짧은시간으로 톨게이트를 통과하는 차량과의 무선신호를 원활히 송수신하여 차량확인 및 요금징수등의 데이타처리를 할 수 있도록 하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치에 관한 것이다.

현재, 고속도로 또는 유료도로등을 사용하는 운전자에게 소정의 사용료를 받기 위하여 톨게이트가 설치되어 있으며, 상기 톨게이트에서는 각 출입구마다 차량을 확인하여 요금을 징수하는 인력이 배치되어, 차량의 이용거리에 따라 요금을 징수하였다. 그런데, 이렇게 할 경우, 입구에서는 운전자가 요금징수자와 대략 평행하게 차를 일시 정차시킨 후, 요금징수자로부터 소정의 표시증을 받고, 출구에서도 마찬가지로 운전자가 요금징수자와 적정거리를 유지하도록 차를 정차시킨 후, 요금징수자에게 입구에서 받은 표시증을 내고, 요금을 요금징수자에게 확인한 후, 해당 요금을 다시 요금징수자에게 건네주어야 한다.

이럴 경우, 모든 과정이 수동으로 이루어지기 때문에, 한 차량당 톨게이트의 통과시간이 길어져 점점 차량이 증가하고 있는 현대에 들어서는 정체현상을 더 심화시키는 문제점으로 부각되고 있다.

이러한 톨게이트에서의 정체현상을 해소시키기 위한 한 방법으로, 자동 티켓 발급장치가 사용되고 있는데, 이는 단지 입구에 차량이 들어서면 그 차량의 크기에 따라 대형, 소형으로 분류하여 출발지를 표시하는 티켓을 자동으로 발급하는 자동 티켓 발급장치를 구비시킨 것으로, 이 경우에도, 운전자는 티켓발급장치에 차량을 근접시켜 티켓을 손으로 뽑는 것으로, 출구측에서는 이전과 마찬가지로 운전자가 요금징수자에게 근접하여 차량을 정지시킨 후, 입구에서 발급받은 티켓과 함께 적정요금을 요금징수자에게 건네주어야 한다.

따라서, 톨게이트의 입구측에서의 정체를 감소시킨다는 효과가 있다고 하나, 운전에 능숙하지 못한 초보자의 경우에는, 차량이 티켓발급장치에 근접하도록 운전하는데 어려움을 느끼게 되어, 톨게이트의 출입시 부담감을 느끼게 되는 불편한 점이 있으며, 출구측에서의 정체는 여전히 해결되지 않는다는 문제점이 있으며, 또한, 운전자들은 톨게이트 비용을 지불하기 위해서, 항시 현금을 준비하고 있어야 한다는 불편한 점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 통과차량에 대한 확인 및 요금징수가 자동으로 이루어지는 자동 요금 징수시스템을 구현할 수 있도록 하기 위하여 소정의 짧은 시간으로 톨게이트를 통과하는 차량과의 무선신호를 원활히 송수신하여 차량확인 및 요금징수등의 데이타처리를 할 수 있도록 하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 자동요금 징수시스템을 설명하기 위한 개략구성도이다.

도 2은 본 발명에 의한 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치의 상세 구성을 보이는 블럭도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 : 자동차 12 : 톨게이트

20 : 제1유니트(무선송수신장치)

21 : 고주파 수신신호 처리부

22 : 중간주파신호 처리부

23 : 고주파 송신신호 처리부

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 소정 속도로 진행하는 차량에 대해 소정의 무선신호를 교환하여 요금을 자동으로 징수하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치에 있어서,

안테나로 수신된 소정 대역의 무선신호를 수신하고 영상잡음을 제거하여 복조가능한 중간주파신호로 변환출력하는 고주파수신신호처리부와,

상기 고주파수신신호처리부로부터 입력되는 중간주파신호를 처리하여 무선신호에 실려온 신호를 추출하여 출력하는 중간주파신호처리부와,

차량측의 유니트에서 수신가능한 설정된 대역의 고주파신호를 설정 주기로 송출하는 고주파송신신호처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동 요금 징수 시스템에 있어서의 무선 송수신 장치의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 무선 송수신 장치와 관련된 자동 요금 징수시스템의 일예를 보이는 개략 구성도로서, 자동요금 징수 시스템은 차량(11)에 설정된 소정 주파수대역으로 차량 고유의 인식정보를 표시하는 데이타를 송신하는 제1유니트(10)를 장착하고, 톨게이트(12)에는 무선안테나(ANT)를 통해서 사전에 사용대역으로 설정된 소정의 고유주파수대의 신호를 일정 주기로 송신하고, 이를 수신한 차량(11)의 유니트(10)로부터 송신된 해당 대역의 무선신호를 수신처리하는 고주파모듈인 제2유니트(20)와, 상기 제2유니트(20)의 조작 및 알람처리와 그로부터 수신된 정보를 중앙처리장치로 송신하기 위한 제3유니트(30)를 장착하여 이루어지는 것으로서, 톨게이트(12)의 제2유니트(20)에서는 통과차량이 인식할 수 있도록 설정된 주파수의 신호를 계속 송신하고, 이를 인식한 차량(11)내의 제1유니트(10)로부터 송신되는 차량정보가 실린 무선신호를 수신하여 차량정보에 해당하는 신호만을 출력처리하게 된다.

이때, 상기 제2유니트(20)와 같은 무선송수신모듈이 정차없이 짧은 시간에 통과하는 차량에 대해 무선신호를 보내고, 이에 따라 차량으로부터 보내지는 신호를 놓치지 않고 수신처리 할 수 있어야 상기 자동요금징수시스템의 구현이 가능하게 된다.

본 발명은 이와 같은 자동요금징수시스템에서, 자동요금징수처리를 위해 가장 중요한 톨게이트를 통과하는 차량과의 교신을 담당하는 상기 제2유니트(20)와 같은 무선송수신모듈에 관한 것으로, 이는 도 2에 도시한 바와 같이, 크게 안테나로 수신된 소정 대역(예를 들어, 5.8GHz)의 무선신호를 수신하고 영상잡음을 제거하여 복조가능한 중간주파신호로 변환출력하는 고주파수신신호처리부(21)와, 상기 고주파수신신호처리부(21)로부터 입력되는 중간주파신호를 처리하여 무선신호에 실려온 신호를 추출하여 출력하는 중간주파신호처리부(22)와, 차량측의 유니트에서 수신가능한 설정된 대역의 고주파신호를 설정 주기로 송출하는 고주파송신신호처리부(23)로 구성된다.

상기에서, 고주파수신신호처리부(21)는 안테나로 수신된 무선신호중 설정대역의 신호만을 통과시키는 제1밴드패스필터(211)와, 상기 제1밴드패스필터(211)를 통과한 고주파신호에 포함된 불필요한 잡음신호를 제거하는 제1밴드리젝션필터(212)와, 2단으로 구성된 두개의 저잡음증폭기로 이루어져 상기 제1밴드리젝션필터(212)를 거친 고주파신호를 소정 레벨까지 증폭하는 제1증폭기(213)와, 상기 제1증폭기(213)의 안정된 동작을 위한 바이어스전압을 가하고 이를 체크하여 수신신호가 있음을 알리는 알람신호(Rx 알람신호)를 출력하는 제1알람부(214)와, 상기 제1증폭기(213)로부터 출력되는 고주파신호에 포함되는 불요잡음을 제거하는 제2밴드리젝션필터(215)와, 상기 제2밴드리젝션필터(215)로부터 출력되는 고주파신호를 90도의 위상차를 갖는 두 신호로 분리하는 스플리터(216)와, 상기 스플리터(216)로부터 출력되는 90도 위상차를 갖는 고주파신호를 각각 입력된 국부발진신호와 혼합하여 중간주파대역(예를 들어, 10MHz)으로 변환한 후 합성하여 영상잡음을 제거하는 믹서(217)와, 상기 고주파송신신호처리부(23)로부터 발생된 설정대역의 발진신호를 두개로 분배하여 상기 믹서(217)로 인가하는 커플러(218)로 이루어진다.

그리고, 중간주파신호처리부(22)는 상기 고주파수신신호처리부(21)로부터 출력되는 중간주파신호를 증폭하는 제2~4증폭기(221, 223, 225)와, 상기 제2~4증폭기(221,223,225)의 사이에 각각 구비되어 각 증폭기로부터 출력되는 중간주파신호대역외의 잡음을 제거하는 제2,3밴드패스필터(222, 224)와, 상기 제2~4증폭기(221,223,225)에 바이어스전압을 인가하며 정상동작여부를 체크하여 동작상태를 경보해주는 제2알람부(226)와, 상기 다단연결된 증폭기 및 밴드패스필터를 통과한 설정주파수대의 중간주파신호를 FSK복조하여 베이스밴드의 신호로 출력하는 FSK복조부(227)와, 상기 FSK복조부(227)에 바이어스전압을 인가하고 그 정상동작여부를 체크하여 알람하는 제3알람부(226)와, 상기 FSK복조부(227)로부터 출력되는 FSK복조된 베이스밴드신호(즉, 1MHz)를 최종 증폭하여 출력하는 제5증폭기(229)로 이루어진다.

그리고, 고주파송신신호처리부(23)는 본 자동요금징수시스템에서 이용하는 신호대역으로 설정된 주파수대의 신호를 온도보상하여 발진출력하는 발진부(231)와, 상기 발진부(231)에서 발진된 주파수신호를 출력하는 합성부(232)와, 상기 설정대역의 발진신호를 증폭하는 제6증폭기(233)와, 상기 제6증폭기(233)의 바이어스전압을 제공하는 제1바이어스회로부(234)와, 상기 제6증폭기(233)로부터 출력되는 설정대역의 고주파신호를 두개로 분배하여 하나는 상기 고주파수신신호처리부(21)의 커플러(218)에 인가하는 분배기(235)와, 온/오프동작하여 상기 분배기(235)의 다른 출력신호를 인가 또는 차단시키는 스위치(236)와, 송신단에 인가되는 동작전원에 따라 상기 스위치(236)의 온/오프동작을 제어하는 스위치제어부(237)와, 상기 스위치(236)를 통해 인가되는 고주파송신신호의 크기를 소정 레벨로 감쇄시키는 감쇄기(238)와, 상기 감쇄기(238)로부터 출력된 고주파송신신호를 송출레벨로 증폭하는 제7증폭기(239)와, 상기 제7증폭기(239)에 바이어스전압을 인가하는 제2바이어스회로부(240)와, 상기 제7증폭기(239)로부터 출력되는 고주파송신신호보다 높은 대역의 잡음신호는 감쇄시켜 안테나를 통해 송출하는 로우패스필터(241)와, 상기 고주파송신신호의 파워레벨을 검출하여 정상동작여부를 체크하고 경보하는 제4알람부(242)로 이루어진다.

상기 설명한 바와같이, 본 실시예에서 본 발명에 의한 무선 송수신 장치는 5.8GHz대역의 고주파신호를 송수신하도록 설계된 것이다.

즉, 먼저 고주파송신신호처리부(23)는 톨게이트를 통과하는 차량에 장착된 제1유니트(10)에서 자동요금징수시스템을 통과하고 있음을 알수있도록 어떤 정보도 실리지 않은 설정주파수신호만을 송출시키는데, 도 2와 같이, 발진부(231)에서 발진된 설정된 기준주파수를 제1,2바이어스회로부(234,240)에 의해 바이어스된 제6,7증폭기(233,239)를 통해 소정 레벨로 증폭되고, 감쇄기(238)에 의해 과부하가 걸리지 않도록 적정레벨로 감쇄된 후, 송신신호에 간섭을 일으키는 고조파신호를 감쇄시키기 위한 로우패스필터(241)를 통해 안테나로 출력된다.

이때, 상기 고주파송신신호는 단지 톨게이트 통과차량에서 인식하여 자기정보를 송출할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 계속해서 항시 동작하는 것은 불필요하며, 전력낭비가 될 수 있다. 따라서, 상기 고주파송신신호는 톨게이트를 통과하는 차량이 톨게이트를 빠져나가기전에 한번은 수신할 수 있도록 소정 주기로 송출되기만 하면된다.

따라서, 상기 고주파송신신호처리부(23)는 스위치제어부(237)에서 전압제어신호(V-mod)에 따라서 스위치(236)를 온/오프시켜, 고주파송신신호를 안테나측으로 인가하거나 차단시킨다.

이에, 고주파송신신호를 소정 주기마다 송출된다.

이때, 고주파송신신호의 송출은 제4알람부(242)에서 안테나로 출력되는 신호의 파워레벨을 체크하여 고주파송신신호부(23)의 정상동작여부를 판단하고, 그 판단에 따른 결과를 외부에서 알 수 있도록 알람신호(Tx 알람신호)를 출력한다.

이와 같이, 소정 주기로 송출되는 고주파송신신호를 수신한 차량(11)내의 제1유니트(10)측에서 해당 차량의 정보를 상기 설정된 주파수대에 실어 송신하면, 이를 상기 고주파수신신호처리부(21)에서 수신하여 처리하게 되는데, 밴드패스필터(211)에서 안테나로 수신되는 신호를 필터링하여 설정된 주파수(5,8GHz)의 신호만을 출력하고, 그 다음 단에 구비된 제1밴드리젝션필터(212)에서 상기 제1밴드패스필터(211)에서 필터링되지 않은 소정 주파수대의 신호를 감쇄시킨 후, 제1증폭기(213)에서 이렇게 수신된 설정 대역의주파수신호를 뒷단에서 주파수변환처리할 수 있도록 소정 레벨까지 증폭시키고, 제2밴드리젝션필터(215)에서 증폭시 혼입될 수 있는 대역외 잡음신호를 감쇄시킨 후, 스플리터(216)를 통해 믹서(217)로 입력시킨다. 상기에서, 스플리터(216)는 수신된 고주파신호를 90도 위상차를 갖는 두 신호로 분리하여 출력하며, 믹서(217)는 90도 위상차가 나는 두 고주파신호 각각에 대해 주파수변환처리할 수 있는 두 혼합기(217a, 217b) 및 두개의 로우패스필터(217c, 217d)를 구비하고 있어, 입력된 두 신호를 각각 커플러(218)로부터 입력되는 국부발진신호와 혼합하고, 그 혼합신호를 로우패스필터(217c, 217d)로 필터링시켜, 5.8GHz의 고주파신호를 10MHz의 중간주파신호로 주파수변환시킨 후, 합성기(217e)를 통해 합성하여 출력한다.

이에, 상기 고주파수신신호처리부(21)로부터 차량정보가 실린 10MHz의 중간주파신혹 출력된다. 상기에서, 고주파수신신호처리부(21)의 정상동작여부는 상기 제1증폭기(214)에 연결된 제1알람부(214)에 의해 체크되어, 고주파신호 수신시 외부에서 알수있도록 RX알람신호가 출력된다.

상기 중간주파신호는 중간주파신호처리부(22)로 입력되어 다단 연결된 다수의 증폭기 및 밴드패스필터(221~225)를 통과하면서, 간섭을 일으킬 수 있는 잡음은 제거되고 적정 레벨로 증폭된 후, FSK복조부(227)에 의해서 복조되어 디지탈처리될 수 있도록 차량정보에 대응하는 베이스밴드의 신호만이 출력된다.

상기 중간주파신호처리부(22)에서 증폭단(221~225)의 정상동작여부는 제2알람부(226)에서 체크되고, 상기 FSK복조부(228)의 정상동작여부는 제3알람부(228)에서 체크되어 소정의 알람신호로 출력됨으로서, 외부에서 중간주파신호처리부(22)의정상동작여부를 확인할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 설정된 소정 주파수대역으로 신호를 송출하는 무선송수신장치는 자동요금징수시, 톨게이트를 통과하는 차량이 정지없이 바로 통과하면서 소정의 정보가 실린 무선신호를 교신할 수 있도록 할 수 있는 것으로, 이로서 차량의 정지나 운전자의 어떠한 조작이나 현금준비없이 자동으로 요금을 징수할 수 있는 자동요금징수시스템의 구현이 가능하게 되는 우수한 효과가 있다.

Claims

소정 속도로 진행하는 차량에 대해 소정의 무선신호를 교환하여 요금을 자동으로 징수하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치에 있어서,

안테나로 수신된 소정 대역의 무선신호를 수신하고 영상잡음을 제거하여 복조가능한 중간주파신호로 변환출력하는 고주파수신신호처리부와,

상기 고주파수신신호처리부로부터 입력되는 중간주파신호를 처리하여 무선신호에 실려온 신호를 추출하여 출력하는 중간주파신호처리부와,

차량측의 유니트에서 수신가능한 설정된 대역의 고주파신호를 설정 주기로 송출하는 고주파송신신호처리부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 요금 징수 시스템을 위한 무선 송수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 고주파수신신호처리부는

안테나로 수신된 무선신호중 설정대역의 신호만을 통과시키는 제1밴드패스필터와, 상기 제1밴드패스필터를 통과한 고주파신호에 포함된 불필요한 잡음신호를 제거하는 제1밴드리젝션필터와, 2단으로 구성된 두개의 저잡음증폭기로 이루어져 상기 제1밴드리젝션필터를 거친 고주파신호를 소정 레벨까지 증폭하는 제1증폭기와, 상기 제1증폭기의 안정된 동작을 위한 바이어스전압을 가하고 이를 체크하여 수신신호가 있음을 알리는 알람신호를 출력하는 제1알람부와, 상기 제1증폭기로부터 출력되는 고주파신호에 포함되는 불요잡음을 제거하는 제2밴드리젝션필터와, 상기 제2밴드리젝션필터로부터 출력되는 고주파신호를 90도의 위상차를 갖는 두 신호로 분리하는 스플리터와, 상기 스플리터로부터 출력되는 90도 위상차를 갖는 고주파신호를 각각 입력된 국부발진신호와 혼합하여 중간주파대역으로 변환한 후 합성하여 영상잡음을 제거하는 믹서와, 상기 고주파송신신호처리부로부터 발생된 설정대역의 발진신호를 두개로 분배하여 상기 믹서로 인가하는 커플러로 이루어짐을 특징으로 하는 자동요금징수시스템을 위한 무선송수신장치.
제1항에 있어서, 상기 중간주파신호처리부는

상기 고주파수신신호처리부로부터 출력되는 중간주파신호를 증폭하는 제2~4증폭기와, 상기 제2~4증폭기의 사이에 각각 구비되어 각 증폭기로부터 출력되는 중간주파신호대역외의 잡음을 제거하는 제2,3밴드패스필터와, 상기 제2~4증폭기에 바이어스전압을 인가하며 정상동작여부를 체크하여 동작상태를 경보해주는 제2알람부와, 상기 다단연결된 증폭기 및 밴드패스필터를 통과한 설정주파수대의 중간주파신호를 FSK복조하여 베이스밴드의 신호로 출력하는 FSK복조부와, 상기 FSK복조부에 바이어스전압을 인가하고 그 정상동작여부를 체크하여 알람하는 제3알람부와, 상기 FSK복조부로부터 출력되는 FSK복조된 베이스밴드신호를 최종 증폭하여 출력하는 제5증폭기로 이루어짐을 특징으로 하는 자동요금징수시스템을 위한 무선송수신장치.
제1항에 있어서, 상기 고주파송신신호처리부는

설정된 주파수대의 신호를 온도보상하여 발진출력하는 주파수합성부와, 상기 설정대역의 발진신호를 증폭하는 제6증폭기와, 상기 제6증폭기의 바이어스전압을 제공하는 제1바이어스회로부와, 상기 제6증폭기로부터 출력되는 설정대역의 고주파신호를 두개로 분배하여 하나는 상기 고주파수신신호처리부에 국부발진신호로 인가하는 분배기와, 온/오프동작하여 상기 분배기의 다른 출력신호를 인가 또는 차단시키는 스위치와, 송신단에 인가되는 동작전원에 따라 상기 스위치의 온/오프동작을 제어하는 스위치제어부와, 상기 스위치를 통해 인가되는 고주파송신신호의 크기를 소정 레벨로 감쇄시키는 감쇄기와, 상기 감쇄기로부터 출력된 고주파송신신호를 송출레벨로 증폭하는 제7증폭기와, 상기 제7증폭기에 바이어스전압을 인가하는 제2바이어스회로부와, 상기 제7증폭기로부터 출력되는 고주파송신신호보다 높은 대역의 잡음신호는 감쇄시켜 안테나를 통해 송출하는 로우패스필터와, 상기 고주파송신신호의 파워레벨을 검출하여 정상동작여부를 체크하고 경보하는 제4알람부로 이루어짐을 특징으로 하는 자동요금징수시스템을 위한 무선송수신장치.