NO831988L - Kjoeretoeylokaliseringssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for automatisk identifisering av stedet for et kjøretøy.

Forskjellige systemer er kjent for automatisk lokalisering av flere kjøretøyer i en kjøretøypark, slik som taxibiler, politibiler etc. over relativt store områder betjent av kjøretøyparken. Ved et system beskrevet i US-patent nr. 3.419.865 blir stedet for hvert kjøretøy bestemt ved tri-angulering av dets sted med avstandsinformasjon tilveiebrakt ved mottagelse av dets radiosignal ved flere med. avstand anbrakte mottagere. Andre systemer innbefatter imidlertid flere stasjoner på veisiden fordelt over betjeningsområdet hvor hver stasjon er automatisk kommuniserer et lokalise-ringsidentif ikas j onssignal med kjøretøyene som passerer nær ved. Hvert kjøretøy sender automatisk tilbake lokalise-ringsidentif ikas jonssignalet til en sentral stasjon. Den sentrale stasjonen logger s"å det kjøretøyet som er ved det identifiserte stedet ved det tidsøyeblikket.

En av vanskelighetene med sistnevnte systemtype ligger i kostnadene og påliteligheten ved korte avstandskommunika-sjonslinjer mellom hver stasjon langs veien og nær tillig-gende kjøretøyer. Stasjonene langs veien kommuniserer ofte lokaliseringsidentifikasjonssignalene ved hjelp av radio-sendere med kort avstand. Patentene som beskriver systemer av denne typen innbefatter US-patent nr. 4.083.003 og US-patent nr. 3.757.290. Ved andre systemer beskrevet i US-patent nr. 3.697.941 blir lokaliseringsidentifikasjons-informasjonen kommunisert til kjøretøyene ved hjelp av modulert lysenergi.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et billig og pålitelig system for kommunisering av lokaliseringsidentifi-kasjonsinformasjon til kjøretøyene. Ved systemet blir informasjon kommunisert kjøretøyene via eksiserende induktive sløyfer innleiret i veibanen. Induktive sløyfer slik som disse er anvendt i stor utstrekning for detektering av trafikk, enten for statistisk trafikkmønsteranalyser eller

for styring av en eller flere trafikklys i nærheten.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er innretninger anordnet for å generere et modulert bæresignal med et loka-liseringsidentif ikas jonssignal som identifiserer stedet for' en tilsvarende av de induktive sløyfene. Innretning er også innbefattet som er tilpasset for å tillegge det modulerte bæresignalet til signalet som normalt blir tilført den eksisterende induktive sløyfen innleiret i veibanen. Den induktive sløyfen frembringer derved et magnetisk felt over veibanen som blir modulert i samsvar med lokaliserings-identif ikas j ons signalet .

Kjøretøyene hvis sted skal bli overvåket innbefatter innretning for detektering og demodulering av dette modulerte magnetiske feltet alltid når kjøretøyet passerer over den induktive sløyfen. Kjøretøyet vil altså vanligvis innbefatte en innretning for sending av lokaliseringsidentifiseringssignalet detektert på denne måten og demodulert tilbake til et sentralt sted.

Ovenfor nenvte og andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse skal beskrives nærmere med henvisning til teg-ningene, hvor:

Fig. 1 viser et gatekart, som er nyttig ved forståelsen

av de generelle trekkene ved kjøretøylokalis-ringssystemet i samsvar med foreliggende oppfinnelse .

Fig. 2 viser en skjematisk fremstilling av hovedtrekkene ved et konvensjonelt trafikkdetekteringssystem som anvender en induktiv sløyfe innleiret i veibanen. Fig. 3 viser et blokkdiagram av lokaliseringsidentifi-seringssignalsenderen i samsvar med læren ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser et blokkdiagram av en utførelsesform av mot-tagerkretsen som skal bli tilknyttet kjøretøyet hvis sted skal bli overvåket. Fig. 1 viser et kart over et veisystem hvor kjøretøyer og en gruppe kjøretøyer opererer. På fig. 1 er veisystemt vist innbefattende fire øst-vest veier I, II, III og IV og fem nor-syd veier I, II, III, IV og V. På fig. 1 er det vist tre gruppekjøretøyer 12, 14, og 16 som beveger seg langs veisystemet. En sentral stasjon 18 holder oversikten av stedet for de forskjellige kjøretøyene og gir beskjed til kjøretøyene om de forskjellige oppgavene som er nødvendig.

Ved mange systemer blir oversikten over kjøretøyenes steder behandlet helt manuelt. Ved disse systemene stoler kjøre-tøyoperatøren på de periodiske beskjedene sentralstasjonen 18 får over deres oppholdssteder via radiokommunikasjoner. Ved andre systemer tilveiebringes informasjon om oppholds-stedene til kjøretøyene til den sentrale stasjonen automatisk, for således å lette kjøretøyoperatøren ved den gjentagende kommunikasjonen med kjøretøyene angående oppholdsstedet for kjøretøyene til sentralstasjonen.

Automatiske kjøretøylokaliseringssystemer anvender vanligvis flere sendestasjoner anbrakt ved faste steder i området som blir betjent av kjøretøyene. Hver sender sender et signal som definerer oppholdsstedet ved hvilken den senderen er anbrakt. Når kjøretøyene passerer senderen mottar den oppholdsstedinformasjonen og sender det videre via en radio i kjøretøyet til et sentral sted slik som 18. På kartet på fig. 1 er fire slike sendestasjoner vist ved henholdsvis A, B, C, og D.

Som nevnt tidligere adskiller måten som lokaliserings-identif iseringssignalet blir sendt til nærliggende kjøre-tøyer fra forskjellige faste stasjoner fra system til system. Hver av de tidligere kjente teknikkene har dermed forbundne ulemper og det viTle være ønskelig dersom noen andre metoder kunne bli tilveiebrakt for å kommunisere lokaliseringsidentifiseringskodede signaler med kjøretøyene.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir lokaliserings-identif iseringssignalene kommunisert med kjøretøyene ved hjelp av et magnetisk modulert felt, dannet ved modifisering av en konvensjonell trafikkdetektorstasjon av den typen som innbefatter en induktiv sløyfe innleiret i veibanen.

Fig. 2 viser et skjematisk riss av et snitt i en gate som generelt viser elementene til en induktiv sløyfe for et trafikkdetekteringssystem. Som vist på fig. 2 er den induktive sløyfen 20 innleiret i en veibane 22 under delen av veibanen over hvilken kjøretøyene er ventet å passere.

To ender av den induktive sløyfen 20 er forbundet med re-spektive innganger til en trafikkdetektorkrets, anordnet i en boks 24 montert på en bærestolpe 26. Spolen 20 utgjør en del av en avstemt oscillator som drives ved en frekvens i området av f.eks. 100-400 kHz. US-patent nr. 3.868.626 beskriver en form av en tidligere kjent trafikkdetektorkrets. Styrekretsen anordnet i boksen 24 aktiverer den induktive spolen 20 slik at det magnetiske feltet blir tilveibrakt over veibanen. Det magnetiske feltet er angitt på fig. 2 ved hjelp av de prikkede linjene 28, hvor de magnetiske strømbanene gjennom den induktive spolen 20 er vist.

Når et kjøretøy 30 passerer over den induktive sløyfen 20 virker den som en endring av den magnetiske permeabiliteten langs strømningsbanen gjennom den induktive spolen 2 0, som derved påvirker det elektriske svingn-ingssignalet som aktiverer den induktive spolen. Kretsen anordnet i boksen 24 detekterer endringen i svingningene (enten i deres ampli-tude, frekvens eller form) bevirket av endringene i den magnetiske permeabiliteten i nærheten'av spolen 20 og avgjør på basis av disse endringene om eller ikke kjøretøyet har stoppet over eller har passert over den induktive spolen 20. Denne kretsen kan innbefatte styreelementer for å styre til-liggende trafikklys 32 eller kanskje flere trafikklys i nær-

heten.

Trafikkdetekteringsinnretningen med den induktive sløyfen vist på fig. 2 kan lett bli modifisert for således å tilveiebringe en billig og pålitelig metode for å kommunisere lokaliseringsidentifiseringsinformasjon med kjøretøyer som passerer over den induktive sløyfen. Dette blir generelt tilveiebrakt ved hjelp av modulering av et bæresignal i samsvar med et kodet signal som identifiserer stedet ved hvilket trafikkdetekteringskretsen er anbrakt og ved. så addering av den modulerte bærebølgen til det svingende signalet anvendt for å aktivere den induktive sløyfen 20. Virkningen av dette er å tilveiebringe en modulert magnetisk feltkom-ponent som kan bli detektert ved egnet mottagerutstyr på kjøretøyene som passerer over den induktive sløyfen.

Fig. 3 viser trafikkdetekteringskretsen på fig. 2 modifisert for å legge til lokaliseringsidentifiseringsinformasjon i det magnetiske feltet etablert rundt den induktive sløyfen 20. På fig. 3 er den induktive sløyfen 20 vist forbundet med utgangen til en trafikklysstyrekrets 34, som kan ha enhver konvensjonell form. Mange typer trafikklysstyrekret-ser er for tiden i bruk og det er antatt at oppfinnelsen kan bli anvendt i samsvar med enhver form for slike. Trafikklysstyrekretsen 34 er montert i boksen 24 som i alminnelig-het er stor nok for at ytterligere rom er tilgjengelig ved montering av andre komponenter. Trafikklysstyrekretsen 34 vil vanligvis bli strømforsynt fra en vanlig kommersiell vekselstrømskilde 36.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er en ytterligere krets 38 addert til komponentene beskrevet ovenfor. Kretsen 38 vil fortrinnsvis være anordnet i et hus egnet for montering i boksen 24 på fig. 2. Som vist på fig. 3 har kretsen 38 kun fire ledninger, hvorved dens forbindelser i den eksisterende kretsen lett blir tilveiebrakt. To av ledningene 40 og 42 er anvendt for å forbinde strømforsyningskilden 3 6 med strømforsyningen 44 som strømf orsyner kretsen 38,. Strømf or- syningen 44 innbefatter egnede likerettings- og filtrerings-komponenter slik at vekselstrømsignalet over linjene 40 og 42 blir omformet til en eller flere likestrømforsynings-signaler for strømforsyning av den øvrige kretsen 38. For å forenkle illustrasjonen er innbyrdes forbindelsen mellom strømforsyningen 44 og den øvrige delen av kretsen 38 ikke vist på fig. 3.

Kretsen 38 har også en bærebølgekilde 46 som frembringer bærebølgesignal på hvilket det kodede lokaliseringsidentifiseringssignalet skal bli modulert. Denne bærebølgekilden kan f.eks. tilveiebringe et vekselstrømsignal som har en frekvens på 29 kHz. Frekvensen for bærebølgesignalet vil bli valgt slik at den ikke interfererer med styrekretsen 34 for trafikklyset. På fig. 3 er bærebølgesignalet tilveiebrakt ved hjelp av bærebølgekilden 46 amplitudemodulert ved hjelp av et frekvensskiftetastet (FSK-signal) generert av en krets 48. FSK-signalet tilveiebrakt ved utgangen til generatoren 48 blir modulert ved hjelp av et kodet binærsignal for således å tilveiebringe informasjon representativt for gatestedet til den induktive sløyfen 20 med hvilken kretsen 38 er ment å bli tilknyttet. Den identifikasjonen (ID) koden vil fortrinnsvis bli tilveiebrakt ved hjelp av en kodet krets 50 som lett kan bli justert eller endret slik at kretsen 38 kan bli brakt til å inneholde en valgt en av mange forskjellige ID-koder. ID-kodegeneratoren 50 kan være et leselager (ROM) som har ID-koden lagret deri eller kun innbefatter en rekke med mikrobrytere, et antall tverrfor-bindelser etc. ID-koden kan representerer et serienummer,

i hvilket tilfelle sentralstasjonen 18 vil inneholde et kart eller en oppslagstabell som korrelerer serienummeret med en bestemt gateadresse. Koden vil fortrinnsvis imidlertid være en virkelig adresse, en gateadresse eller breddegrad/lengde-grad representert ved ASCII-koden.

Utgangen til ID-kodekretsen 50 er et multibitbinærord som representerer stedet ved hvilket kretsen 38 vil være instal-lert. Identifiseringskoden er tilveiebrakt i parallell med den kodede FSK-generatoren 48, som tilveiebringer et FSK-signal ved dens utgang seriemessig modulert ved hjelp-av de individuelle bitene til 'ID-koden tilveiebrakt ved kretsen 50. FSK-signalet blir kontinuerlig og gjentagende modulert ved hjelp av ID-koden. Hver bit av ID-koden styrer således frekvensen for utgangssignalet tilveiebrakt av FSK-generatoren 48 ved en tilsvarende periodisk tidsluke. Dersom biten har en logisk verdi på "1", så vil utgangsfrekven-sen være f.eks. 2100 Hz i den korresponderende tidsluken. Dersom den logiske verdien for den biten på den andre siden er "0", så vil frekvensen for signalet i den tilsvarende tidsluken være forskjellig f.eks. 1300 Hz. FSK-signalet vil bli modulert ved f.eks. 1200 baud.

FSK-signalet tilveiebrakt ved utgangen til FSK-generatoren 48 blir tilført en amplitudemodulatorkrets 52, som amplitu-demodulerer bærebølgesignalet frembrakt ved hjelp av bære-bølgekilden 46 i samsvar med FSK-signalet. Det resulterende modulerte bærebølgesignalet blir kontinuerlig frembrakt langs en utgangslinje 54 til en transformator 56.

Transformatoren 56 blir anvendt for å kople det modulerte bærebølgesignalet frembrakt langs utgangslinjen 54 i den induktive sløyfen 20. Utgangssignalet tilveiebrakt langs utgangslinjen 54 blir tilført over primærviklingen 58 til transformatoren 56, mens derimot sekundærviklingen 60 er forbundet i serie med den induktive spolen 20. Transformatoren 50 kan være en standardtransformator med 24/24 viklinger. Forbindelsen mellom sekundærviklingen 60 for transformatoren 56 med den induktive spolen 20 kan lett bli tilveiebrakt ved å bryte en av ledningene til den induktive sløyfen 20 (angitt ved henvisningstallet 62 på fig. 3), og å forbinde hver ende 64 og 65 til sekundærviklingen 60 med en korresponderende en av de resulterende to ledninger.

Forbindelsen av transformatoren 56 med den induktive sløyfen 20 påvirker ikke driften av trafikkdetekteringen og styrekretsen siden det modulerte bærebølgesignalet frembrakt langs utgangslinjen 54 blir valgt til å ligge innenfor et annet frekvensområde enn det svingningssignalet som ble anvendt ved styrekretsen 34 for trafikklyset og siden den sekundære viklingen 60 for transformatoren 56 har en lav impedans relativt i forhold andre impedanser i kretsen. Trafikkstyrekretsen 34 vil dessuten automatisk kompensere

for enhver impedanseforskyvning som sekundærviklingen kan innføre. Trafikkstyrekretsene er konstruert for å være selvbalanserende med hensyn til kompensering for virkninger som uvær, nær parkerte biler etc. som har ingen påvirkning av kretsen.

Virkningen av å kople transformatoren 56 i kretsen til den indre sløyfen 20 er å tillegge det modulerte bærebølgesig-nalet til eksisteringssignalet normalt tilført over induk-sjonssløyfen 20. Det magnetiske feltet etablert på denne måten om den induktive sløyfen 20 innbefatter således en modulert komponent ved frekvensen til bærebølgekilden 46, hvor den komponenten blir modulert i samsvar med FSK-signalet som fører lokaliseringsidentifiseringskoden.

Kjøretøyet som deltar i lokaliseringsovervåkningssystemet innbefatter egnede anordninger for å detektere de modulerte magnetiske feltene etablert av de induktive sløyfene 20

ved de forskjellige trafikkdetekteringsstasjonene som har blitt modifisert som vist på fig. 3. En utførelsesform av kretsen egnet for dette formålet er vist på fig. 4. Som vist på fig. 4 har kretsen som skal bli forbundet med et bestemt kjøretøy en induktiv sløyfe 70 som skal bli montert under kjøretøyet i en generelt horisontal orientering. Når montert på denne måten vil aksen til den induktive sløyfen 70 bli innrettet parallelt med den magnetiske aksen til den induktive spolen 20 innleiret i veibanen når kjøretøyet passerer over spolen 20. Den magnetiske fluksen passerer gjennom den induktive spolen 20 passerer også gjennom den induktive spolen 70 tilknyttet kjøretøyet, hvorved et elektrisk signal blir indusert over spolen som korresponderer med signalet tilført over den induktive sløyfen 20.

Det induserte signalet blir forsterket ved hjelp av en avstemt forsterker 72 som har en frekvensavhengig karakteri-stikk slik at den selektivt reagerer på frekvenskomponenten på hvilken lokaliseringsindentifikasjonsinformasjonen blir modulert. Frekvenskomponenten blir tilført en detektor og dekoderkrets 74 som amplitudedetekterer den frekvenskomponenten for således derved å utlede et FSK-signal som korresponderer med FSK-signalet frembrakt ved utgangen til den kodede FSK-generatoren 48 (fig. 3). FSK-signalet blir til-ført en dekoder 76, som gjenvinner ID-koden fra FSK-signalet. Den resulterende ID-koden korresponderer med ID-koden tilveiebrakt av kretsen 50 på fig. 3. ID-koden gjenvunnet på denne måten blir deretter automatisk sendt til sentralstasjonen 18 (fig. 1) via en sender/motta-ger 78. Sender/mottageren modulerer et RF-bærebølgesignal i samsvar med lokaliserings-ID-koden og kjøretøyets ID-kode for det kjøretøyet. Det modulerte RF-bærebølgesignalet blir tilført en antenne 80 for sending til sentralstasjonen 18. Kretsen for automatisk kommunisering av lokaliseringsidentifiseringskoden med et sentralt sted 18 ved hjelp av en radiosending er velkjent, og vil derfor ikke bli beskrevet nærmere.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet med hensyn til en fore-trukket utførelsesform skal det bemerkes at forskjellige reordninger og endringer av deler kan bli gjort uten å av-vike fra formålet og rammen av foreliggende oppfinnelse som definert i kravene.

Claims (14)

1. Anordning for å tilveiebringe et lokaliserings-identif iseringssignal til et kjøretøy, karakterisert ved innretning for å generere et bærebølgesignal modulert i samsvar med lokaliseringsidentifiseringssignalet, og innretning for å addere det modulerte bærebølgesignalet til signalet som normalt blir tilført en eksisterende induktiv spole innleiret i en veibane for trafikkdetekterings-formål.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for å generere et modulert bærebølge-signal innbefatter en første innretning, for å generere et tastet frekvensskiftesignal modulert i samsvar med lokali-seringsidentif iseringssignalet , andre innretning for å tilveiebringe et bærebølgesignal, og tredje innretning for amplitudemodulering av bærebølgesignalet i samsvar med tastede frekvensskiftede signalet for således å tilveiebringe bærebølgesignalet modulert i samsvar med lokalise-ringsidentif iseringssignalet .

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved innretning for å addere det modulerte bærebølgesig-nalet med signalet som normalt blir tilført en eksisterende induktive spole som innbefatter en transformator som har en første og andre vikling, idet den første viklingen er forbundet med utgangen til den tredje innretningen og den andre viklingen er tilpasset for forbindelse i serie med den eksisterende induktive spolen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at addererinnretningen for det modulerte bærebølge-signalet innbefatter en transformator som har en første vikling forbundet med utgangen til innretningen for generering av det modulerte bærebølgesignalet og en andre vikling tilpasset for forbindelse i serie med den eksisterende induktive spolen.

Fremgangsmåte for å tilveiebringe et lokaliseringsidentifi-seringssignal til kjøretøyet, karakterisert ved at det innbefatter generering av et bærebølgesignal modulert med lokaliseringsidentifiseringssignalet, og til-førsel av det modulerte bærebølgesignalet til en induktiv spole innleiret i en veibane, at den induktive spolen danner et magnetisk felt modulert med lokaliseringsidentifiseringssignalet over veibanen for oppfanging av kjøretøyet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, ka r ak.feri-se r t ved at tilførselen av det modulerte bærebølge-signalet til den induktive sløyfen innbefatter transforma-torkopling av det modulerte bærebølgesignalet i en av ledningene til den induktive sløyfen, idet det modulerte bære-bølgesignalet blir effektivt addert til ethvert signal som allerede er blitt tilført over den induktive sløyfen.

7. Anordning for anvendelse i forbindelse med en eksisterende induktiv spole opprinnelig innleiret i en veibane for anvendelse for detektering av motorkjøretøyer, karakterisert ved at den innbefatter innretning for å generere et modulert bærebølgesignal i samsvar med et signal representativt for stedet for den induktive spolen og innretning for forbindelse med den induktive spolen for effektivt å tilføre det modulerte bærebølge-signalet derover, at den induktive spolen danner et magnetisk felt over veibanen som er modulert i samsvar med loka-liseringsidentifiseringssignålet.

8. Anordning for anvendelse i forbindelse med et motorkjøretøy, karakterisert ved en magnetisk feltfølsom innretning for montering på kjøretøyet for avføling av de magnetiske feltene modulert i samsvar med lokaliseringsidentifiseringssignalene og for å tilveiebringe utgangssignalet som korresponderer med lokaliserings-identif iseringssignalene , og innretning for anvendelse av lokaliseringsidentifiseringssignalene.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den magnetiske feltfølsomme innretningen innbefatter en induktiv spole.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den induktive spolen er tilpasset for montering på kjøretøyet for således å reagere på de magnetiske feltene som har flukslinjer generelt normalt på veibanen over hvilke kjøretøyet beveges.

11. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at anvendelsesinnretningen innbefatter innretning for å kommunisere lokaliseringsidentifiseringssignalene med en fjerntliggende stasjon, idet den fjerntliggende stasjonen kan bestemme stedet for kjøretøyet ut fra dette.

12. Anordning for anvendelse i forbindelse med et motorkjøretøy, karakterisert ved at det innbefatter en induktiv spole tilpasset for montering på kjøretøyet for avføling av modulerte magnetiske felt i samsvar med signalet som representerer stedet for det magnetiske feltet, idet den induktive spolen tilveiebringer et utgangssignal i forhold til variasjoner i det magnetiske feltet, behandlingsinnretning som reagerer på utgangssignalet tilveiebrakt av den induktive spolen for å behandle signalet for således å utlede lokaliseringsrepresentasjons-signalet derfra, og innretning for å anvende lokaliserings-identif iseringssignalene .

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at anvendelsesinnretningen innbefatter en radiosenderinnretning for å sende lokaliseringsrepresenta-sjonssignaler til en fjerntliggende stasjon ved hjelp av modulerte radiobølger.

14. Fremgangsmåte for å kommunisere lokaliseringsin-formasjonen med et kjøretøy, karakterisert ved at det innbefatter trinn med å generere et signal re presentativt for et sted ved hvilket en induktiv spole er innleiret i en veibane som en del av et trafikkdetekteringssystem, tilførsel av signalet til den induktive spolen innleiret i veibanen ved stedet hvorved et modulert magnetisk felt blir tilveiebrakt over veibanen ved nevnte sted, av-føling av magnetiske felt fra kjøretøyet hvorved det magnetiske feltet etablert ved stedet ble avfølt når kjøretøyet er ved nevnte sted, og utledelse av lokaliseringsinforma-sjonen fra det avfølte magnetiske feltet.