PT96095B

PT96095B - Disposicao de identificacao de veiculo em estrada de faixas multiplas com antena de ganho elevado

Info

Publication number: PT96095B
Application number: PT96095A
Authority: PT
Inventors: William K Brockelsby; Conrad M B Walker; Michael L Hryciuk; Donald P Gillis
Original assignee: Eid Electronic Identification
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1998-05-29
Also published as: AU652137B2; EP0504188A1; ATE155914T1; PT96095A; US5164732A; AU7890594A; WO1991008557A2; AU680307B2; IE904337A1; DE69031128D1; EP0504188B1; WO1991008557A3; DE69031128T2; AU6890991A

Description

HEMÕRIA DESCRITIVA

Referência cruzada a pedidos relacionados

Esta é uma continuação em parte do pedido copendente n2. de série 383 169 apresentado em 20 de Julho de 1989 de Baldwin et al para Dispositivo de identificação electrónico'' e da mesma requerente do presente pedido; o qual é uma continuação do pedido nQ. de série 195 400 apresentado em 13 de Maio de 1988, de Baldwin et al para Dispositivo de identificação electrónico e da mesma requerente do presente pedido; que é uma continuação em parte do pedido de patente n2. de série 661 712, apresentado em 17 de Outubro de 1934, de Baldwin et al para ^Dispositivo de identificação electrónico, da mesma requerente do presente pedido e agora abandonado; que é uma continuação em parte do pedido de patente n2. de série 536 010 apresentado em 26 de Setembro de 1983, de Baldwin et al para Dispositivo de identificação electrónico da mesma requerente do presente pedido e agora abandonado; que é uma continuação em parte do pedido de patente nô. de série 234 570 apresentado em 13 de Fevereiro de 1981, de Baldwin et al para Dispositivo de identificação electrónico'^ da mesma requerente do presente pedido e agora abandonado.

Antecedentes do invento invento refere-se a um dispositivo de identificação adequado para identificação de objectos a partir de uma estação de interrogação remota. Mais especificamente,o invento proporciona um dispositivo de identificação electrónico que inclui um circuito posicionado num objecto e uma estação de interrogação remota que inclui um receptor e um processador de dados, conjuntamente com meios para programarem remotamente o dispositivo de identificação electrónico com informação de trânsito,quando o objecto está em movimento,em relação ã estação de interrogação. 0 invento inclui também um dispositivo e aparelho para a identificação de veículos,deslocando-se ao longo de auto-estradas bidireccionais de faixas múltiplas,utilizando uma antena de estrada ligada ao receptor da estação de interrogação remota. A antena de estrada compreende um feixe de antena, atravessando as faixas de auto-estrada, que inclui um feixe de antena colinear

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-3posicionado num escudo reflector cheio,com um dieléctrico e enterrado numa relação de montagem face-a-face com a superfície da estrada»

Existe uma necessidade dum dispositivo de identificação, quando objectos deslocando-se, tais como carros na estrada, passando uma estação de interrogação, identificam-se eles próprios para fins quer de contabilização quer de controlo. Um tal sistema devia também ser aplicável a embarcações, camiões, contentores de embarque, malas de correio, paletes, etc.. No que diz respeito a estas aplicações comerciais existe também uma necessidade de um dispositivo de identificação para monitorizar animais no seu habitat natural,incluindo quer peixes quer aves. 0 dispositivo podia ser aplicado para a identificação de seres humanos para fins de controlo e de segurança, a identificação de gado e muitas outras aplicações. Adicionalmente às utilizações atrás mencionadas a capacidade de ler, escrever, apagar ou modificar dados numa forma digital torna o dispositivo aplicável a uma pluralidade de utilizações, um exemplo das quais ê um cartão de crédito. Neste caso, o dispositivo serve como uma memória portátil de interrogação para informação tal como um balanço de crédito.

A complexidade dos sistemas de transporte modernos tem aumentado ao ponto em que,a gestão de tráfico automatizada, se tornou essencial para a operação eficiente. Isto é verdade em caminhos de ferro, transporte de camião em auto-estrada, sistemas de trânsito urbano, e operações de mineração e de transporte de madeiras, gestão de gado, e mesmo pessoal de fábrica, para nomear apenas alguns. Tentativas anteriores para ir de encontro a estas necessidades seguiram a premissa,que tudo o que era necessário era identificar automaticamente os veículos individuais e todas as outras funções de gestão seriam então realizadas num computador central. Esta noção contraria o facto de que, uma vasta quantidade de comunicações dados com uma base de dados central, era então requerida. Em muitos casos, particularmente quando as operações cobrem uma vasta área geográfica esta abordagem é tanto cara como impraticável. Adicionalmente, a codificação inicial dos

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-4dispositivos anteriores não era satisfatória. 0 dispositivo era quer programado na fábrica, requerendo uma tabela de referência cruzada para relacionar o número arbitrário ao do veículo, quer era programado no campo por contacto físico e/ou eléctrico, requerendo vedação no campo, para assegurar a integridade do seu invólucro, que é necessário é um dispositivo de transreceptor automático de sinal, tendo uma antena de alto ganho, mas com uma cobertura transversal ampla para assegurar que a comunicação do transreceptor automático de sinal pode ser realizada entre uma estação de interrogação e um dispositivo de armazenagem de informação e de identidade, transportado por um veículo na auto-estrada.

Sumário do invento presente invento proporciona um dispositivo de identificação electrónico, o qual pode armazenar informação quer física quer tratando-se num objecto em movimento, tal como um vagão de caminho de ferro, sem contacto físico e enquanto o objecto se está a mover a velocidades relativamente altas. Além disso, uma parte da informação armazenada no objecto pode ser protegida de apagamento acidental, de modo que essa porção não pode ser alterada sem serem realizados passos adicionais.

No caso de um vagão de caminho de ferro, o dispositivo proporciona a identificação do vagão e outra informação pertinente em relação ao vagão. Alguma da informação é protegida de apagamento, tal como o número de identificação, o tipo de vagão e os limites de carga. Outra informação tal como o destino, os conteúdos, considerações de manuseamento especiais, etc., podem ser reprogramadasremotamente por uma estação de interrogação.

Para proporcionar transmissão de alta velocidade da informação, uma memória, que pode ser lida e alterada e tem um certo número de páginas separadas, para armazenar informação, está localizada no objecto. As diferentes estações de interrogação podem então ser colocadas para envir sinais de codificados para lerem as páginas de informação interrogação individuais.

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- ·?,

Algumas páginas podem ser protegidas de apagamento, quando as mesmas contêm informação fixa, enquanto outras páginas podem ser alteradas remotamente, quando desejado. Utilizando páginas separadas na memória, e mais do que uma estação de interrogação, pode ser reunida mais informação num espaço de tempo curto, permitindo assim velocidades relativaments altas entre o objecto e a estação de interrogação. A informação reunida pelas estações de interrogação pode ser transmitida num formato compatível com computador, para armazenagem e transmissão por dispositivos de comunicação de dados existentes.

Uma outra utilização para o dispositivo é colocar dispositivos de identificação electrónicos ao longo do percurso tal como uma linha de caminho de ferro, estrada ou auto—estrada, e instalar uma estação de interrogação num veículo em movimento, tal como um comboio de caminho de ferro, um automóvel ou um camião. 0 dispositivo de identificação electrónico do presente invento tem um dispositivo de armazenagem de informação e identidade que inclui um circuito lógico e memória, um circuito de disparo e um transmissor localizado no objecto, operando o circuito de disparo a baixa potência. Após ter sido disparado por um sinal de uma estação de interrogação remota, o transmissor transmite os dados para a memória,numa série curta de transmissões. A energia para o transmissor é fornecida por bateria, mas podem ser incluídas outras fontes de energia, tais como um gerador de inércia, geração electromagnética, indução, luz visível ou infravermelha, ou outras combinações destas fontes de energia, Os objectos em movimento podem gerar a energia para o transmissor a partir do movimento ou vibração, num campo gravitacional, Esta técnica pode também, ser usada para prolongar a vida da bateria.

A estação de interrogação, além de enviar um sinal para disparar o circuito de disparo, tem também um gerador de sequência de impulso para programar a memória e um receptor para receber os dados da memória no objecto.

A utilização ds uma fonte de temporização absoluta no

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-6dispositivo de armazenagem de informação e identidade proporciona a sincronização entre o transmissor e o receptor, e permite a utilização de um formato de código de sem retorno a zero (NRZ). Alternativamente, pode ser utilizado no dispositivo um relógio de funcionamento livre e a sincronização pode ser efectuada pela escolha de um formato de código adequado e processamento apropriado na unidade de descodifieação.

Este dispositivo tem a vantagem adicional de permitir ao oscilador ser bloqueado entre interrogações com poupanças adicionais no consumo de energia inoperativo. fi velocidade de transferência de dados para o transmissor devia ser suficiente para permitir a velocidade relativa entre o objecto a ser identificado e a estação de interrogação.

Numa concretização, o banco de memória associado com o dispositivo de armazenagem de informação e identidade no veiculo armazena duzentos e cinquenta e seis bits,divididos em quatro páginas de sessenta e quatro bits. fi primeira página podia conter a informção mais importante, incluindo a identidade do veículo e pode ser lida a velocidades de até 320 km/h. fis outras páginas podem ser lidas pela mesma estação de interrogação a velocidades inferiores. Os trinta e quatro bits da primeira página de sessenta e quatro bits da memória pode ser de escrita protegida para evitar apagamento. Quando o dispositivo de armazenagem de informação e identidade é fisicamente removido de um veículo, a porção de escrita protegida do canal de memória pode ser reprogramada para utilização num veículo diferente sem alterações físicas. Numa concretização estes bits de escrita protegida podem ser reprogramadas iluminando um comutador activado por luz, localizado no dispositivo de armazenagem de informação e identidade.

Em utilização num vagão de caminho de ferro, é transmitido um sinal de microondas e recebido entre o transmissor e o receptor. Outras frequências rádio, esquemas de comunicação óptica ou indutiva são possíveis. No caso dos vagãos de caminho de ferro, uma estação ds interrogação lê uma distância de até

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-7cinco metros, mas esta distância pode ser aumentada para vários quilómetros para diferentes utilizações, ou reduzida para outras utilizações. Os dispositivos de armazenagem de informação e identidade têm de ser devidamente acondicionados para protecção do tempo e condições ambientais, e terem antenas para permitir a transmissão e recepção dos sinais codificados em localizações adequadas.

presente invento proporciona também um dispositivo de identificação electrónico, para armazenagem remota de informação de um objecto e recuperação remota de informação do objecto. 0 dispositivo de identificação electrónico inclui, em combinação, um dispositivo de armazenagem de informação e de identidade localizado no objecto, e, pelo menos, uma estação de interrogação localizada remotamente no objecto. ft estação de interrogação está adaptada para ler dados a partir do dispositivo de armazenagem de informação e identidade, para além de programar o mesmo sem contacto físico.

□ dispositivo de armazenagem de informação e de identidade compreende meios de memória, para armazenagem dados de informação e de identidade, e meios de protecção para protegerem uma porção dos meios de memória contra a apagamento acidental. Os meios de circuito lógico para produzirem um sinal codificado predeterminado, representando os dados de informação e de identidade armazenados nos meios de memória têm meios remotos sem contacto, para programarem a porção dos meios de memória não protegida pelos meios de protecção. Os meios de transmissor para transmitirem o sinal codificado estão acoplados a meios de circuito de disparo, os quais quando disparados, provocam que o sinal codificado seja transmitido. Uma fonte de energia de bateria fornece energia a outras porções do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade.

ft estação de interrogação compreende meios de sinal de interrogação para dispararem os meios de circuito lógico no dispositivo de armazenagem de informação e de identidade e meios geradores de sequência de impulso, para programarem a porção dos

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-8meios de memória no dispositivo de armazenagem de informação e identidade não protegidos pelos meios de protecção. A estação de interrogação tem também meios de receptor, para receberem o sinal codificado do dispositivo de armazenagem de informação e identidade, e meios de sincronização, entre o dispositivo de informação e identidade, e meios receptores. Meios de descodificador para descodificarem o sinal codificado, verificam a precisão do sinal codificado, e recuperam os dados de informação e de identidade armazenados nos meios de memória do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade e transmitidos para a estação de interrogação,

Noutras concretizações do invento, é proporcionada uma primeira antena nos meios de circuito lógico,para captarem um sinal de interrogação, e uma segunda antena está adaptada para transmitir o sinal codificado dos meios de transmissor, É proporcionada uma fonte de temporização absoluta integrada com o dispositivo de armazenagem de informação e de identificação, em conjunto com os meios de sincronização entre esta fonte de temporização e os meios de receptor. Numa outra concretização, os meios de memória têm a capacidade para armazenarem uma pluralidade de páginas, representando os dados de informação e de identidade, e os meios de circuito lógico podem seleccionar dados a partir de uma pluralidade de páginas, quando da recepção de impulsos de interrogação temporizados predeterminados, vindos da estação de interrogação. Ainda,numa concretização adicional, os meios de descodificador verificam a precisão do sinal codificado, incluindo uma contagem integral do número de zeros no sinal codificado.

Um comutador activado por luz integrado com os meios de protecção é proporcionado numa concretização, o qual quando iluminado, permite que a porção dos meios de memória protegida pelos meios de protecção seja apagada e reprogramada. Numa outra concretização adicional, são proporcionados meios de de contacto de roda, para utilização num vagão de ferro, para indicarem a chegada de cada carro ã interrogação.

sinalização caminho de estação de

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Uma concretização adicional, particularmente importante, do dispositivo de identificação de veículos e do equipamento descrito aqui, é monitorizar o movimento em auto-estrada de veículos, em auto-estradas de faixas múltiplas, tal como estradas com portagem e vias rápidas. Em particular, estados dos Estados Unidos verificaram ser necessário controlar o tráfigo ds camiões pesados nas auto-estradas inter-estatais dentro das suas fronteiras. Para efectivamente manter o controlo de tráfego, em particular, é necessário e desejável pesar, identificar e comunicar com veículos à medida que eles atravessam bidireccionalmente auto-estradas de faixas múltiplas. Mantendo o limite de velocidade presente e futuro em auto-estrada é necessário fazer isto a velocidades tais como 112 km/h. Tipicamente para descrever os dispositivos descritos aqui, serão utilizadas velocidades de 115 km/h apesar de poderem ser acomodadas velocidades mais altas a velocidades de dados maiores. A utilização de sinais de radio frequência a partir da superfície da estrada para veículos de alta velocidade, tais como camiões viajando ao longo de auto-estradas de faixas múltiplas e bidireccionaís, apresenta dificuldades de aplicação apreciáveis. Como os peritos da arte reconhecerão, é necessário transmitir e receber sinais da superfície da estrada para cada faixa da auto-estrada e identificar individualmente cada veículo, apesar de os mesmos poderem estar muito próximos, quando os mesmos viajam sobre uma antena de transmissão de recepção localizada na superfície da auto-estrada.

presente invento detecta os veículos através da transmissão de um sinal de interrogação a partir da superfície da estrada, para ~úm transreceptor automático de sinais, ou unidades de armazenagem de informação e de identidade,localizada no veículo como aqui descrito. Para proteger os meios de transmissão tais como uma antena de radiofrequência e/ou um anel magnético, são cortadas ranhuras baixas, tipicamente, na superfície da estrada. 0 anel e/ou antena é colocado na ranhura e efectivamente selado ou coberto na ranhura, restabelecendo a superfície original da auto-estrada, 0 invento descrito aqui utiliza transmissões de radiofrequência quer baixa quer alta, a partir da superfície da

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-10estrada para o veículo com transmissões de alta frequência para resposta, ft concretização preferida utiliza transmissão electromagnética de alta frequência em ambas as direcções evitando assim a necessidade de anéis em cada faixa de auto-estrada a ser monitorizada. Uma porção do invento descrito permite que todas as faixas sejam monitorizadas por um conjunto único de antenas, atravessando as mesmas. Esta abordagem simplifica enormemente a instalação das antenas, devido a uma simples ranhura transversal formada na estrada substituir cortes múltiplos, que doutro modo seriam necessários para instalar um anel em cada faixa monitorizada.

invento inclui adicionalmente um feixe de antena colinear, operando tipicamente a 915 MHz, utilizado para comunicar com os veículos indo em direcções opostas em auto-estradas de faixas múltiplas» A utilização de um dipólo colinear de elementos múltiplos, como os peritos na arte das antenas rapidamente reconhecerão, é vantajoso porque a radiação é concentrada, perpendicularmente, ao eixo do feixe. 0 padrão de radiação de dipólo colinear é orientado com o máximo na direcção radial a partir do eixo do feixe» 0 feixe de antena de dipólo colinear proporciona um feixe transversal constante,através de todas as faixas da auto-estrada, eliminando a possibilidade de sinais fracos no bordo exterior da faixa de rodagem. Os materiais utilizados para a construção de auto-estradas têm propriedades eléctricas muito variadas de uma região geológica para uma outra. Isto tem como resultado as_: quantidades variáveis de atenuação de sinal e distorção de padrão de campo nas antenas enterradas na faixa de rodagem, Para proporcionar desempenho uniforme em todas as localizações é, além disso, necessário isolar electricamente a antena da faixa de rodagem e enterrá-la no meio de características conhecidas» Isto é conseguido, colocando a antena num canal condutor cheio com uma resina spóxida, ou de poliéster, com propriedades dieléctricas conhecidas. Adicionalmente, seleccionando cuidadosamente as dimensões de canal e as propriedades de diélectrico, a radiação da antena na direcção ascendente pode ser maximizada. Em particular, montando o feixe de antena com

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distâncias críticas em relação ao lado aberto do canal proporcionou, pelo menos, um ganho de sinal de 3 decibéis, concentrando o padrão de radiação na direcção do canal aberto. A utilização do material dieléctrico, em adição ao aumento da transmissão de sinal, proporciona a protecção física do feixe de antena, incluindo a exclusão da água, e/ou a protecção estrutural das superfícies de radiação da antena das cargas de impacto devidas aos pneus dos veículos que atravessam a ranhura.

Descrição breve dos desenhos

A figura 1 é um diagrama de blocos representando um dispositivo de identificação electrónico, tendo um dispositivo de armazenagem de informação e de identidade e uma estação de interrogação e concretizando o presente invento;

a figura 2 é um diagrama esquemático, representando uma concretização de uma fonte de energia accionada por vibração para o dispositivo de armazenagem de informação e de identidade da figura 1;

a figura 3 é um diagrama de blocos de um circuito lógico no dispositivo de armazenagem de informação e identidade da figura i;

a figura 4 é um diagrama esquemático de um circuito com disparo de microondas do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade da figura 1;

a figura 5 é um diagrama de blocos da estação de interrogação da figura 1;

a figura 6 é um diagrama de. blocos, mostrando o receptor de sinal codificado da estação de interrogação da figura 5;

a figura 7 é um diagrama do dispositivo de identificação do invento, quando instalado numa auto-estrada de quatro faixas e bidireccional, mostrando particularmente a localização das antenas de disparo e recepção de faixa individual;

a figura 8A mostra uma porção de faixa única da auto-estrada de quatro faixas, do tipo mostrado na figura 7, tendo nela

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-12posicionado um anel de disparo ds 130 kHz e uma antena coaxial de dispersão de 2450 MHz;

a figura 88 mostra uma outra porção de faixa simples da auto-estrada de quatro faixas, do tipo mostrado na figura 7, tendo posicionado na mesma uma antena de anel de disparo de 130 kHz e uma antena de recepção colinear de 915 MHz;

a figura 80 mostra uma porção de faixa simples da auto-estrada de quatro faixas, do tipo mostrado na figura 7, tendo posicionada na mesma uma antena de feixe colinear de transmissão de impulso de disparo de 915 MHz e uma antena de feixe colinear de recepção de dados de 915 MHz;

a figura 8D mostra uma porção de faixa simples da auto-estrada de quatro faixas do tipo mostrado na figura 7, tendo posicionada na mesma uma antena de feixe colinear simples de 915 MHz, para interrogação, disparo do transreceptor automático de sinal, e recepção de sinal do transreceptor automático de sinal através da utilização de um acoplador direccional;

a figura 9 é uma vista isométrica de uma antena e um escudo reflector ou alojamento de canal, concretizando o presente invento, mostrando detalhes do posicionamento do canal numa faixa de rodagem da auto-estrada e a posição da antena no canal;

a figura 9A é uma vista isométrica da antena colinear da figura 9 mostrando, adicionalmente,os detalhes da sua construção;

a figura 98 é uma representação adicional de uma porção do feixe colinear da figura 9ft, mostrando dois elementos completos e um elemento parcial construídos a partir de cabo coaxial;

a figura 9C é uma representação gráfica da distribuição de corrente no condutor central dos elementos de cabo coaxial do feixe da figura 98;

a figura 9D é uma representação gráfica adicional da distribuição de corrente na bainha dos elementos de cabo coaxial da antena da figura 98;

a figura 10 é uma vista em corte substancialmente pela linha

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10-10 da figura 9, mostrando e do escudo de reflexão;

-13detalhes da antena de feixe colinear a figura ÍOA é uma vista em corte parcial da antena de feixe colinear da figura SD, numa posição operativa, mostrando os detalhes do padrão de irradiação de sinal da antena de feixe colinear, numa direcção paralela ao feixe colinear;

a figura 1GB é uma vista em alçado da faixa de rodagem da figura 9, mostrando o padrão da energia irradiada da antena de feixe colinear e do escudo de reflexão da figura 9;

a figura 11 é uma representação em diagrama da sequência de impulsos de disparo e de dados transmitidos e recebidos por uma estação de interrogação adjacente a uma quarta faixa de uma auto-estrada de quatro faixas;

a figura 12 é uma vista isométrica de uma forma de um elemento de irradiação coaxial de dispersão.

Descrição detalhada das concretizações preferidas Referindo agora a figura 1, um dispositivo de identificação electrónico 8 inclui um transreceptor automático de sinal, ou dispositivo de armazenagem de identificação e de identidade, 10 e uma estação fixa de transreceptor automático de sinal, ou de interrogação, 11. 0 dispositivo de armazenagem de informação e de identidade 10 inclui uma fonte ds energia 12, um circuito lógico e uma memória 13, ura receptor e circuito de disparo 14 com uma primeira antena 15, um transmissor de radiofrequência 16 ε uma segunda antena 17. A estação de interrogação 11 inclui um receptor 18, com urna antena 19 de um feixe de antena, um descodificador 20, um processador de dados 21, que proporciona funções de memória de formato de dados e controlo, e um gerador de sequência de impulsos de interrogação de disparo e um transmissor 22 com uma antena 23. 0 processador de dados 21 auxilia o processo ds descodificação, formata os dados para comunicação com uma unidade de processamento de dados central (não mostrada), e controla genericamente as funções da estação de interrogação 11. Em geral, a complexidade do processador de dados 21 depende da função particular que é requerida ser executada

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A energia da fonte de energia 12,para a retenção de dados da memória do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade 10, deve estar presente sempre,a não ser que seja utilizada uma EEROM e, assim, é necessária uma bateria. No entanto, a bateria podia ser suplementada por outras fontes de energia, incluindo energia transferida de campos de energia indutivos ou de radiofrequência, dos quais existem diversos exemplos, na arte anterior, ou geração de campo de inércia como descrito aqui. Em muitas concretizações,das quais os vagãos de caminho de ferro são um exemplo, os requisitos de energia são tais que as baterias disponíveis podiam fornecer até 20 anos de duração operacional, sem fontes suplementares de energia. Para as aplicações em que é requerida energia adicional, e em que, o objecto requerendo armazenagem de dados está em movimento, existem meios para produzirem energia para a transmissão de dados, a partir do campo de inércia.

A figura 2 representa um gerador de energia de inércia, em que a energia eléctrica é produzida pela vibração ou movimento vertical do objecto em movimento. Uma pequena massa 30 é mostrada montada numa armação 31,numa extremidade de uma tira resiliente 32. Material piezo-eléetrieo 33 é ligado em cada lado da tira 32, e o movimento da massa 30, provocando a deflexão da tira 32, gera uma voltagem alternativa. Condutores 34, do material piezo-eléetrieo 33, alimentam para um circuito em que é executada rectificação e duplicação da voltagem por díodos 35, 36 e pelos condensadores de armazenagem de energia 37, 38. Alternativamente, pode ser utilizado um rectificador de onda completa ou de meia onda normal se não é requerida alta voltagem. A energia de corrente contínua pode ser armazenada,quer em condensadores 37, 38, quer numa bateria recarregável 39= São proporcionados meios para limitarem a voltagem máxima na forma de um diodo zéner 40, por um certo número de díodos em série, ou per um circuito r eg u1ador de vo1tagem.

O conteúdo da memória é mantido pela fonte de energia de

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bateria 12, a qual proporciona energia suficiente ao transmissor 16, de modo que o sinal codificado é transmitido completamente, antes da energia armazenada cair suficientemente para baixo, de modo a parar a transmissão d© dados, 0 transmissor 16 consome pouca energia da fonte de energia 12, no seu estado inoperativo, permitindo que o excesso de energia,gerada da fonte de energia 12, seja armazenada, para transmissão posterior. Os dados, a serem transmitidos do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade 10, podem ser formatados de um modo tal, que a informação desejada é transportada com precisão. Apesar do esquema seguinte ser a concretização preferida para a realização em vagãos d© caminho de ferro, um certo número de variações são possíveis, Em geral, os dados conterão informação codificada para designar o dono do vagão e o número de série do vagão,numa porção protegida da memória,

Os bits de dados podem ser codificados de várias maneiras. Para aplicações de caminho de ferro Norte Americano, em que os vagãos associados com vários donos são intermisturados, é reservado um código para a porção protegida do quadro de memória como se segue:

bits: representam o dono do vagão bits: representam o número de série do vagão 5 bits: são utilizados como uma verificação (contagem zero).

A corrente de dados de código contém ou meios, de auto-sincronização dependentes do formato de código, ou é fornecido um processo externo ou inerente de sincronização, Numa concretização, a sincronização de alguma maneira é proporcionada na estação de interrogação 10,para sincronizar o dispositivo de identificação 10, Uma solução alternativa é proporcionar uma fonte de temporização absoluta, tal como um relógio, com o dispositivo de identificação 10, Um relógio deve ser suficientemente estável, de modo que a sincronização do segundo relógio independente, na estação de interrogação 11 é mantida dentro de um intervalo de bit único, durante o período de tempo requerido para transmitir o

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sinal codificado do dispositivo de armazenagem de informação ε de identidade, em movimento, 10, para a estação de interrogação estacionária 11. A disponibilidade de cristais de temporização precisos de baixo custo, para o fabrico de relógios de pulso, torna a utilização de um código sem retorno a zero (NRZ) de confiança, para o sinal de código uma vez que a temporização é suficientemente previsível para a recuperação de dados. 0 consumo de energia baixo destes dispositivos permite tempos de vida de até 20 anos, com as baterias disponíveis.

Uma caracteristica operativa do dispositivo de armazenagem de informação e de identidade 10 é a velocidade de código empregue para o sinal codificado. As altas velocidades de código permitem muitas operações de leitura a altas velocidades de veiculo, mas são mais difíceis ds descodificar e consomem mais energia, fis antenas de microondas típicas permitem uma janela de leitura de cerca de 300 metros. Um transmissor gasta cerca de 3,5 milisegundos nesta janela, quando se desloca a 320 km/h. Assumindo que, pelo menos, são recebidas três transmissões, o tempo total para cada transmissão seria cerca de 1 mili^segundo·. Uma transmissão típica compreende oito bits de preâmbulo e sessenta e quatro bits de dados, de modo que uma velocidade de código suficiente é cerca de 64 kHz» A duplicação da frequência de um cristal de relógio proporciona uma velocidade conveniente de 65,5 kHz, com energia baixa aceitável. As velocidades mais comuns de caminho de ferro e auto-estrada tais como 100 km/h, o transmissor pode ler aproximadamente dez vezes, com o melhoramento consequente na precisão. Para ler quatro páginas de sessenta e quatro bits de dados, ou duzentos e cinquenta e seis bits três vezes em menos do que 3,5 milisegundos, a velocidade máxima do veículo que transporta o transreceptor automático de sinal ê 80 km/h, que é mais do que adequada para as localizações, nas quais esta quantidade de informação é requerida. Com esta velocidade de código, o espaçamento dos dispositivos de armazenagem e de identidade 10, sm vagãos ds caminho de ferro adjacentes, pode ser da ordem de um metro, sem qualquer dificuldadez

Podem ser proporcionadas velocidades de dados aumentadas

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-17veículo para utilização com veículos de alfa velocidade ou deslocando-se em estradas de faixas ou pistas múltiplas, pelo transreceptor automático de sinal 10 e pelo leitor ou interrogaque dor 11, aqui descritos, e/serão descritos posteriormente.

Um diagrama de blocos do circuito lógico 13 está mostrado na figura circuito lógico 13 será familiar aos peritos na arte,

Para obter o consumo de corrente muito baixo requerido, todo o dispositivo de armazenagem de informação e- de identidade 10 é realizado por um único circuito CMOS integrado, ou circuitos. Em resposta ao impulso de disparo, o circuito de disparo 11 repõe o biestâvel 52 e os contadores 53 e 54, e permite que o contador auxiliar 55 conte» 0 contador 55 selecciona, sequencialmente, memória, os quais provocam que o conteúdo da preâmbulo 56 endereços ds armazenagem a primeira página de memória 57 a / j 3.

ssi.p vss do Lpsnsínissoír 16 pésíTci sejam feitos qual envia sequencialmente um sinal codificado» Em instantes de tempo precisos durante a transmissão, o circuito de modo programa e. selecção de página 59 permite a entrada do modo de paginação de memória ou paginação» 0 acesso aos primeiros trinta e quatro bits dados

é. feita também através do circuito

A entrada	de
'isparo 14»	0
identidade	10
o contador	54

dispositivo de armazenagem de informação e de retorna ao seu estado inoperacional, quer quando o contador atinge o fim da sua contagem, significando que todos os bits foram enviados, quer quando contador auxiliar 55 termire contagem» >ua circuito de disparo 14 pode tomar uma diversas formas, dependendo da aplicação específica. As caracteristicas do circuito ds disparo 14 são como ss seguem,

1, Impedância de entrada alta.

2. Um nível de limiar de voltagem que deve ser excedido para iniciar a transmissão» de uma condição de estado de prontidão.

3. β iniciaçao d© disparo :fectuada por um impulso, em ve;

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4, energia consome circuito de disparo é passivo no sentido que a sua operacional ê obtida a partir do sinal de disparo e não energia no seu estado inoperacional.

Pode ser proporcionada energia para o circuito ds disparo 14 de vários modos,tais como o electr©magnético, magnético, infravermelho, ultra-sónico ou de pressão. Numa concretização utilizada no ambiente de caminho de ferro, é utilizado um impulso de energia de microondas como um sinal de interrogação. A figura 4 mostra um circuito de disparo adequado para a recepção de um sinal de interrogação 70 com a forma de radiação electromagnética, que desmodula o impulso com díodos 71 e condensadores 72 e faz corresponder a impedância de entrada apropriada com um transformador de impulso 73.

Para se ter acesso, a páginas adicionais de memória, é enviada uma sequência temporizada de impulsos de interrogação. Uma sequência diferente de impulsos permite à memória ser escrita, sendo este acesso apenas permitido à porção de escrita protegida da memória, a não ssr que o comutador de protecção esteja iluminado. Os bits individuais da memória são também programados utilizando impulsos de interrogação temporizados apr opr iadamente.

As duas antenas 15 e 17 estão incluídas no dispositivo de armazenagem de informação e de identidade ou transreceptor automático de sinal 10. As antenas podiam ter formas diversas, mas numa concretização, as mesmas operam à frequência de microondas. Ambas as antenas 15 e 17, e também todos os outros circuitos no dispositivo estão montados numa chapa de material com baixa perda. As antenas podem consistir-em troços ou feixes de troços de material condutivo,cujo desenho seria familiar para cs peritos na arte.A configuração dos troços depende da frequência de operação e dos padrões de antena desejados. Uma antena está associada com o circuito de disparo 14 descrito atrás, © a outra está ligada ao transmissor 16, o qual é um dispositivo de andar simples, disposto para produzir a energia na frequência aceite. Uma saída de energia de 1 a 10 miliwatt é mais do que

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-19~ suficiente para operação segura do dispositivo de identificação elecfrónico 8. Em geral, as frequências de operação da ligação de dados e da ligação de disparo são diferentes, mas uma vez que o circuito de disparo e o circuito de dados não transmitem ao mesmo tempo, elas podem ser as mesmas.

A figura 5 representa uma disposição mais detalhada da estação de interrogação 11. A concretização mostrada representa uma configuração adequada para aplicações de caminho de ferro» Podem ser empregues estações de interrogação e antenas de recepção alternativas. São mostradas três fontes de sinal interrogador de microondas com antenas 80, 81 e 82» Uma está localizada em cada lado e uma entre duas ligações da linha de caminho de ferro, para permitir a leitura dos dispositivos de armazenagem de informação e de identidade,em qualquer lado ou sob os vagãos. Um receptor de sinal codificado 83, o qual é similar ao receptor 18, com antenas 84, 85 e 86 em qualquer lado, entre as linhas, está localicalizado junto da linha, em conjunto com o resto do equipamento de interrogação 87, 88» 0 receptor 83 é mostrado em maior detalhe na figura 6 e tem una antena 89, um filtro RF 90, um amplificador RF 91, um detector 92 e um amplificador BC 93. A frequência de operação é escolhida para minimizar o ruído e sinais não desejados e está tipicamente, na região de 2500 MHz, apesar de outras frequências tais como 915 MHz podei* em ser também utilizadas» Os sinais detectados e amplificados do receptor* 83 são alimentados ao descodificador 87 e ao dispositivo microprocessador 88, onde os mesmos são verificados em relação à precisão, e armazenados ou transmitidos para um computador residente, quando requerido. A sincronização com o transmissor 16 realiza-se no circuito descodificador 86, o qual tem uma referência de tempo absoluta, à mesma frequência do tr a nsm i ssor 16»

Numa concretização do dispositivo, os contactos de roda proporcionam informação suplementar tal como a velocidade e a direcção do comboio. Os contactes de roda indicam quando todo o trem passou, e neste instante os dados são reunidos num formato compatível com o processador central de dados, para o qual os β Á

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1163 CIP to «Τ'-20“ mesmos são enviados,quer em resposta a uma interrogação, quer & seu próprio pedido» £ também possível utilizar sinais reflectidos do feixe de interrogação, para determinar a velocidade e direcção do veículo utilizando o efeito de Dopler.

Como indicado anteriormente e atrás, o dispositivo de identificação electrónico de veículos 8.descrito aqui,pode também ser utilizado para a identificação de veículos em movimento em auto-estradas de faixas múltiplas, no entanto, podem ser verificadas dificuldades substanciais devido à chegada aleatória dos veículos à estação de leitura ou interrogação 11 e,em particular, ao movimento do transreceptor automático de sinais do veículo 10, através de um anel ou antena de interrogação. Uma vez que existe uma alta probabilidade de que o tráfego de veículos múltiplo estará simultaneamente presente na localização de antena de interrogação, para monitorizar, adequadamente o tráfego da estrada num dado ponto, s necessário distinguir não apenas entre veículos sucessivos numa dada faixa, nas também distinguir a faixa particular ocupada por um dado veículo, que passa através da antena de interrogação. Para proporcionar o tipo de monitorização de estrada, normalmente requerido pelas autoridades de auto-estrada estatais, o presente invento proporciona um aparelho e um processo que proporcionam identificação positiva dos veículos deslocando-se na mesma, ou em direcçóes opostas, ao longo de auto-estradas de faixas múltiplas. Tipicamente, numa dada situação de monitorização são monitorizadas duas a seis faixas com identificação dos veículos, tendo um espaçamento de transreceptor automático de sinal nominal de 1 metro, deslocando-se a velocidades típicas de 112 km/h. Como será explicado, no entanto, a velocidade do veículo e o espaçamento do transreceptor automático de sinal podem ser variados através da utilização de velocidades de dados maiores.

Em particular, com referência às figuras 7 e 8A até SD, várias concretizções de faixa única do dispositivo de transmissão e recepção de sinal em auto-estrada do invento são aqui mostradas. A figura 7 mostra em forma de diagrama uma instalação de auto-estrada com faixas múltiplas, típica, na qual se deslocam

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-21quatro faixas d® tráfego en dírecçêes opostas 101 e 103, ao longo de uma auto-estrada 109. Na configuração de faixa específica da figura 8A,está enterrada na superfície da faixa de rodagem, uma antena de disparo colinear ou, alternativamente, uma antena de anel de disparo 100, irradiando tipicamente a uma frequência a 130 kHz e um feixe de antena colinear 102, irradiando ou recebendo a uma frequência de 2450 MHz. 0 feixe de antena colinear 102 será conhecido pelos peritos na arte,como uma antena coaxial de dispersão, como a descrita na patente US nô. 3 691 488 cuja descrição é aqui incorporada por referência. A mesma compreende um cabo coaxial 102a, como se pode ver melhor na figura 12, tendo um condutor exterior perfurado 102b, para irradiação da energia electromagnética através de uma pluralidade de aberturas 102c do mesmo.

Os dispositivos, que usam uma antena de disparo de anel e uma antena colinear de microondas, podem também operar o anel a 130 kHz, com a antena ds recepção de microondas 102 operando a 915 MHz e outros feixes de antena colineares, como mostrado nas figuras 8A, 8B, 80 θ 8D, As figuras 10A s 10B mostram a intensidade do sinal do padrão de irradiação da antena de feixe colinear 102 operando, Como mostrado, a intensidade do padrão -de sinal define uma zona de captura do transreceptor automático de sinal, dispositivo da figura 7 utiliza antenas de disparo de faixa individual 100 e' antenas de recepção 102, como será exp1icado ma i s tar de.

Apesar da descrição seguinte ser enquadrada na configuração de antena de operação de disparo de anel das figuras 7, SA e SS, as configurações de faixa de 7A, 80 ou 8D funcionariam igualmente também, e são considerados dispositivos equivalentes.

Em operação, e com referência exclusiva às figuras 7 e 11, um impulso de interrogação ou disparo,de transreceptor automático de sinal 104,é transmitido por uma antena ou anel de disparo 100,

Após o intervalo de resposta 106 do transreceptor automático do sinal, tipicamente de 250 micro-segundo, se não é recebida

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resposta do transreceptor automático de sinal pela antena 102, o interrogador ou leitor 120 (referir as figuras 7 e 78) armazena a indicação de não resposta, indicando uma transmissão de ' interrogação na faixa 1. 0 segundo impulso de interrogação 103 indicado como a faixa 2, é transmitido de uma antena 100, e senão é recedo transreceptor automático de sinal durante o um terceiro impulso interrogador 112, indicado como a faixa 3, é transmitido com uma espera adicional durante um período de recepção 114. Como mostrado, o quarto impulso de interrogação 116, indicado como a faixa 4, é transmitido e recebe resposta 118 do transreceptor automático de sinal. Na recepda resposta de transreceptor automático de sinal,· o impulso bida resposta intervalo 110, uma ção de interrogação transmitido é retardado de

2000 microsegundos para proporcionar tempo adicional, para receber uma mensagem do transreceptor automático de sinal, contendo tipicamente 128 bits de informação â velocidade de dados de 65 kHz =

A manutenção de registo, isto é, a contagem leituras redundantes, no caso da recepção incorrecl está sob o controlo de um interrogador 120. Esta abordagem proporciona monitorização com sucesso para veículos sm movimento em estradas de faixas múltiplas. 0 dispositivo de identificação electronico 8 opera sob condiçoes sm que existe um espaçamento sxxa.

e as dados sinal 10, em ít! movimento a adicionalmente, noainai entre os transrecepcores automáticos dc qualquer configuração de f nos veículos e velocidades de 116 km/h. 0 invento proporciona, uma antena tendo uma captura de transreceptor de sinal automático ou zona de, aproximadamente, um metro,ao longo do percurso do veículo em movimento. Com esta configuração, as velocidades de dados de informação de 65 kHz e velocidade de veículo, cada zona de captura de faixa e ocupada por um dado transreceptor automático de sinal de veículo durante, pelo menos, oO miliseguu— do. A velocidade de dados atrás mencionada de 65 kHz, uma e 128 bits recebida do transreceptot mensagem automático qs sinal pode ser recebida em, aproximadamentedois mi li segundos proporcionando um intervalo ds tempo grande, em que podem ses obtidas leituras múltiplas do mesmo transreceptor automático de

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-23sinal 10, para melhorar a precisão de sinal de retorno estatística.

Numa outra concretização particular do invento, uma antena coaxial ds dispersão é operada a uma frequência de 2450 MHz.· No entanto, como será descrito adicionalmente, a utilização de frequência mais baixas disponíveis, tipicamente, a 915 MHz, para tanto o disparo como a transferência de dados, a partir do transreceptor automático de sinal de dados 10, permite intervalos de leitura adequados, para assegurarem a detecção precisa e identificação dos veículos em movimento.

velocidades propor ciona

Apesar dos dispositivos atrás descritos operarem a uma velocidade de dados de 65 kHz ou kilobit por segundo, e uma frequência portadora de 915 MHz, este invento descreve a verificação de que a operação equivalente pode ser obtida a de dados de 500 kHz ou kilobit por segundo. Isto um aumento relativamente grande na zona de captura efectiva da configuração de antena colinear particular, mostrada nas figuras 10A e Í0B, permitindo assim velocidades de veículo na proximidade c's 161 kífí/h e mais importante, proporciona uma capacidade ds dispositivo de ciclos de leitura múltiplos de transreceptor automático de sinal, para ocupação essencialmente simultânea de uma auto-estrada de faixas múltiplas pelos veículos os quais se poetem estar a mover em qualquer direcção.

Adicionalmente, foi verificado que a utilização de antenas de recepção de faixa individuais, do tipo mostrado na figura 7, simplificava grandemente a correlação da identificação de veículo com uma faixa específica. Os 500 kHz ou kilobits por segundo permitem a utilização de um ciclo de leitura de transreceptor automático de sinal de 600 microsegundo ,composto de um impulso de disparo de transreceptor automático de sinal inicial de 50 microsegundo, seguido por um intervalo de recepção de transreceptor automático ds sinal de 550 microsegundo. Adicionalmentea velocidade de dados mais alta permite a reprogramação do transreceptor automático ds sinal durante a porção de tempo de resposta do transreceptor automático de sinal do ciclo.

I

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-24As figuras 7 e 8fí mostram, adicionalmente,um interrogador ou leitor 120 em comunicação de sinal com uma antena ou anel 100 e a antena 102. Este arranjo é comum às estações de interrogação de estrada descritas, proporcionando processamento de comunicação e informação entre as antenas de estrada, e o equipamento de computador auxiliar.

Numa concretização adicional do invento,a configuração de Faixa da figura 88 consiste no anel de disparo interrogador alternativo 120, o qual é similar ao anel 100, explicado atrás, para fornecer um impulso de disparo ou ligação a 130 kHz. É também usado, como pode, ser visto melhor nas figuras 88 e 11, um feixe de antena colinear 122, utilizado como uma antena para recepção de um sinal de transreceptor automático de sinal 118, durante o intervalo de resposta 106 do transreceptor automático de sinal, para o impulso ds disparo 116 transmitido pelo anel 120, A utilização do feixe de antena colinear 122 proporciona um avanço na arte da comunicação de transreceptor automático de sinal, porque a potência de sinal de recepção do transreceptor automático de sinal 10 é grandemente melhorada.

Com referência à figura 8C, uma concretização adicional do invento compreende antenas de feixe colinear paralelas para transmitirem um impulso de disparo de um feixe e interrogarem um transreceptor automático ds sinal 10 móvel e receberem o sinal do transreceptor automático de sinal do outro, A configuração da figura 80 é colocada em,e substituída pelo anel 100 e antena colinear 102 da figura 7. A substituição dos anéis de interrogação 100 e/ou 120 por um feixe trnsmissor colinear 122 proporciona uma vantagem, visto que a antena 122 fornece ganho de sinal e directividade a partir da estação de interrogação 11, para o transreceptor automático de sinal, para transmitir impulsos de disparo para o transreceptor automático de sinal 10, reprogramando o mesmo. De modo similar, a antena de recepção de feixe colinear 122 proporciona directividade acrescida e ganho de sinal para os dados recebidos do transreceptor automático de sinal 10 de baixa energia.

.-.*3Çg»

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E aqui descrita uma concretização adicional do invento que é mostrada no elemento de faixa individual da figura 8D. Como mostrado, um feixe colinear simples operando a 915 MHz é util izado tanto para transmitir como receber, com a utilização de um acoplador ou circulador direccional ds microondas 126, no qual o sinal de disparo e interrogação é fornecido por um condutor 127 e os sinais de resposta de transreceptor automático de sinais são recebidos através do acoplador e ligador 128. Esta configuração é um avanço adicional na arte de identificar e comunicar com veículos em movimento, em que é requerida apenas uma única ranhura de estrada.

fi utilização dos 915 MHz como uma frequência de comunicação para o dispositivo de identificação electrónieo é ditada pela disponibilidade desta frequência, para dispositivos deste tipo. Como tal, é um compromisso razoável em relação ã interferência de outros serviços e dispositivos, de penetração de detritos e, disponibilidade dos componentes a um custo razoável.

Como explicado atrás, o feixe colinear adequado para instalação na superfície da estrada proporcionou directividade de sinal e ganho na direcção para cima da superfície de estrada. Em particular, como pode ser visto melhor nas figuras 9 e 10, a antena consiste numa montagem de feixe colinear 122, consistindo de um feixe de elementos colinear 124, como se pode ver melhor na figura 9A,montado internamente num canal ôi invólucro aberto com forma de U, compreendendo um escudo de reflexão 123. Um feixe de antena '124 composto por cabo coaxial é montado no canal 12, dentro de um invólucro tubular de protecção 12o, montado algo central e internamente no escudo de reflexão 123. Um material dieléctrico 130 enchendo o escudo de reflexão está a envolver as superfícies exteriores do invólucro tubular 128. A utilização de um material, tendo uma constante dieléctrica maior que 1,0 e resistência à compressão elevada, resistência à água e a c-apacidade para ligar tanto ao escudo de reflexão 123, como ao invólucro 128, melhora a transmissão de sinal, aumentando a potência de sinal acima da estrada, e proporciona a protecção dos veículos na estrada.

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Como os peritos na arte das antenas reconhecerão prontamente, a utilização de materiais dieléctricos de baixa perda, tendo constantes dieléctricas maiores do que 1, reduz o comprimento de onda das transmissões electromagnéticas -através do meio. Neste caso, a utilização do material, tendo uma constante dieléctrica de aproximadamente 2,5,tende a reduzir o comprimento de onda do sinal transmitido pcsr um factor de cerca de 1,5» 0 efeito, desta redução de comprimento de onda, é trazer efectivaniente a antena para a distância de escudo, ou calha, mais próxima de um comprimento de onda de metade, a 915 MHz, aumentando assim a efectividade do escudo,na reflexão ds radiação através da sua extremidade aberta,aumentando assim a potência de sinal da região ascendente. Como mostrado na figura 10, o feixe de antena 124 está centrado lateralmente mais próximo da superfície de estrada 125 do que o fundo do escudo metálico 123, aumentando substancialmente o sinal irradiado para cima através da extremidade aberta do escudo a partir da superfície de estrada 125. A antena descrita proporciona,adicionalmente, uma vantagem, porque o escudo de reflexão 123 elimina qualquer dependência da constante diêléctrica ou características de frequência rádio dos pavimentos utilizados habitualmente, resultando em rendimento previsível em estradas, tendo características de perda de frequência rádio altamente variáveis. Numa concretização específica do invento, o canal reflectido da figura 10 compreende um escudo metálico, tendo uma largura de 76,2 mm, estando es conjunto de antena colinear 124 disposto equidistante dos lados do escudo 123 e aproximadamente, a 25,4 mm da superfície inferior. 0 canal é cimentado ou retido na ranhura de estrada, após o que o conjunto de antena suportado adequadamente num bordo da estrada até ao outro é, “coberto com material dieléctrico 130 no escudo metálico 123, como mostrado nas figuras 9 e 10.

melhoramento nas características de irradiação de sinal, do feixe colinear descrito aqui, é mostrado,particularmente, nas figuras lOfi e 10S. Proporcionando um padrão de irradiação relativamente uniforme,através da estrada,mostrado na figura 10A, proporciona-se respostas melhoradas dos transreceptores autòmáti71 865

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-27cos de sinal 10 dos veículos, operando próximo do bordo da estrada. 0 padrão de irradiação ou zona de captura de transreceptor automático de sinal da antena mostrada na figura 10B aumenta o tempo de ocupação dos transreceptores automáticos ds sinal em movimento, proporcionando como explicado atrás uma precisão melhorada na transferência ds dados desde transreceptores automáticos de sinal de baixa potência para o interrogador.

Com referência às figuras 9A, 98, 9C e 9D está mostrada uma representação detalhada de uma porção típica do feixe colinear 124. Como os peritos na arte das antenas perceberão rapidamente, a concretização utiliza comprimentos de cabo coaxial cortado para metade do comprimento de onda â frequência de operação, e ligados condutores a invólucros como mostrado, para ss obter a requerida inversão de face em cada outra secção de meia onda, resultando numa pluralidade de elementos de irradiação em fase, o que aumenta a potência do sinal irradiado sobre o proporcionado por uns número idêntico de dipólos. Uma vantagem única do feixe colinear 124, quando incorporado numa antena de leitura neste invento resida na sua construção completamente modular. É possível utilizar esta construção de antena na identificação de veículos através ds estradas, tendo larguras e números de faixas variados, adicionando principalmente secções adicionais de meia onda.

A teoria e a operação da'antena de feixe colinear do invento estão descritos em Transmission Lines, Antennas & Naves Guldes, King, Mimno & Wing, McGraw-Hill Book Co., págs. 133-145.

Na extremidade de entrada 132 do conjunto de antena 154 é mostrado um tronco de conjugação 134 de um quarto de onda. Existe também na extremidade livre da antena 135 um tronco de conjugação 137, ds um quarto de onda, tendo uma extremidade capaeitiva adicional 139. Os peritos na arte compreenderão rapidamente a descoberta do inventor de um feixe colinear- em cooperação com o escudo de reflexão, proporcionando um avanço no estado da arte da identificação d® veículos, através da transmissão e recepção de sinais de rádiofrequêneia para e da superfície da estrada. Na

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-28extremidade de entrada 132, do conjunto de antena 134, ê mostrado um tronco ds conjugação 134 de um quarto de onda. Existe também na extremidade livre da antena 135 um tronco de conjugação adicional 137, de um quarto de onda, tendo uma extremidade capacitiva adicional 139.

Uma porção adicional do invento descrito,como se pode ver melhor na figura 11, adicionalmente à leitura de um transrceptor automático ds sinal montado era veiculo, para o registo e armazenagem da sua identificação fixa, o leitor ou interrogador pode comunicar com o veículo em movimento, transmitindo um impulso de sinal ds dados para os transreceptores automáticos de sinal 10.

Como explicado atrás, os transreceptores automáticos de sinal individuais 10 são activados por um impulso de disparo, isto é, os impulsos 104, 108, 112 e 116 como pode ser melhor visto na figura 11. Devido ao circuito de disparo 14 do transreceptor automático de sinal ser activado pelo impulso de disparo, a codificação do impulso ds disparo a partir da estação de interrogação 11 a uma velocidade de dados, substancialmente, mais alta do que a velocidade dos dados do transreceptor automático ou de sinal para a estação de interrogação 11, proporciona meios para fornecerem dados ao veículo em movimento. Consequentemente, nesta concretização do invento o sinal de .interrogador/transreceptor automático de sinal 140 compreende uma resposta de transreceptor automático de sinal 142, tendo uma duração em tempo de 2 milisegundo. a uma velocidade de dados de 65 kHz. 0 sinal de disparo 144 transmitido a partir da estação de interrogação 120 compreende uma porção de código de 24 microsegundo 146 a uma velocidade de dados de 1 MHz e um impulso de 25 microsegundo 147, Tipicamente esta informação apareceria ou estaria disponível no veiculo em movimento» através de um mostrador de placa de impacto. Os peritos na arte compreenderão que este mostrador de placa de impacto pode ter muitas formas, incluindo mostradores ds descarga ds gás e/ou monitores de tubo de raios catódicos, A informação transmitida sobre este assunto pode ser informação de emergência de condições de estrada para

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reacção do condutor ou alteração de limites de velocidade

Apesar da concretização aqui descrita ter sido descrita especificamente, como sendo adequada para utxlxzaçao sm auto—estrada e caminhos de ferro, será evidente para os peritos na arte, que o dispositivo tem muitas aplicações e várias alterações podem ser feitas aos circuitos e elementos aqux descritos, sem sair do âmbito do presente invento que e apenas limitado pelas seguintes reivindicações.

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Claims

1 - Aparelho para comunicação com um transreceptor automático de sinal transportado por um veículo que se move, ao longo de uma estrada com faixas múltiplas, caracterizado por compreender meios transmissores para produzirem um sinal de disparo;

uma disposição de antena acoplada aos ditos meios transmissores e tendo uma porção accionada pelo dito sinal de disparo, para produzir um campo electromagnético de disparo, estando a dita disposição de antena embebida na dita estrada de faixas múltiplas, definindo o campo electromagnético de disparo uma zona de captura do transreceptor automático de sinal ao longo da dita estrada de faixas múltiplas e confinada substancialmente a uma faixa da dita estrada de faixas múltiplas, sendo o dito campo electromagnético de disparo irradiado pela dita porção do dito feixe de antena para um intervalo ds tempo de disparo, para excitação de um transreceptor automático de sinal dentro da dita zona de captura do transreceptor automático de sinal localizada;

um receptor acoplado à dita disposição de antena para verificação dos sinais eléctricos de resposta do transreceptor automático de sinal da dita disposição de antena durante o intervalo de tempo de resposta do transreceptor automático <te sinal, a seguir ao dito intervalo de. tempo de disparo, definindo o dito intervalo de tempo de disparo e o dito intervalo de tempo Je resposta do transreceptor automático de sinal, um intervalo de leitura do transreceptor automático de sinal, incorporando o-s ditos sinais de resposta do transreceptor automático de sinal, dados relacionados cora a identidade do veiculo; e meios para correlacionarem a dita porção da dita disposição de antsna, que produz o dito campo electromagnético de disparo e o dito sinal de resposta do transreceptor automático ds sinal, para associarem a dita faixa na dita estrada de faixas múltiplas com cada veículo identificado.

2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o intervalo de tempo de resposta do transreceptor automático

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-31de sinal ter a duração suficiente para permitir aos sinais de resposta do transreceptor automático de sinal, incorporar cs dados de identidade de veículo a serem transmitidos três vezes.

3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente meios para a modulação do dito sinal de disparo para suportar informação codificada a ser recebida pelo transreceptor automático de sinal.

4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita disposição de antena compreender um feixe de antena colinear, tendo ima distribuição de sinal substancialmente uniforme no sentido do comprimento, estando o dito feixe de antena colinear alinhado essencialmente perpendicular à direcção de deslocação do veículo ao longo da dita estrada.

5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito feixe de antena colinear compreender uma antena de dispersão coaxial.

6 - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente um circulador de raicroondas ligado entre o dito transmissor e o dito feixe de antena colinear, controlando o dito circulador ds microondas ciclicamente os ditos ciclos de resposta do transreceptor automático de sinal, conduzindo os impulsos de disparo do dito transmissor para o dito feixe de antena colinear, para irradiação dos ditos sinais de disparo para o dito transreceptor automático de sinal e recebendo sinais do transreceptor automático de sinal do dito feixe de antena colinear.

7 -- Aparelho ds acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a dita disposição de antena compreender adicionalmente um circuito ds anel de disparo embebido na estrada para irradiar os ditos sinais de disparo.

8 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita disposição de antena compreender adicionalmente:

um primeiro feixe de antena colinear accionado pelos ditos meios de transmissão, irradiando o dito primeiro feixe de antena

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-32colinear os ditos impulsos de disparo, que são para ser recebidos pelo -dispositivo de armazenagem de informação © identidade transportado no veículo; e ui» segundo feixe d© antena colinsar para receber sinais do dispositivo de armazenagem de identificação e informação.

9 - Aparelho ds acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dito feixe colinsar compreender uma antena coaxial de dispersão.

10 - Estação de interrogação fixa, para comunicação com um transrecsptor automático de sinal associado a um veículo em movimento, caracterizado por compreender:

um escudo reflector para posicionamento numa estrada para receber radiação electromagnêtica de um transreceptor automático de sinal associado a um veículo e® movimento5 um ^Λ5>ίχδ cte antena coli near posicionado dentro do dito escudo reflector, para receber a dita radiação electromagnêtica recebida pelo dito escudo reflector; e um receptor acoplado ao dito feixe de antena colinsar para receber energia elêctrica induzida no dito feixe de antena colinear pela dita radiação electromagnêtica.

11 - Estação ds interrogação fixa, para comunicação com um transreceptor automático de sinal associado a um veículo em movimento, ds acordo com a reivindicação 10, caracterizada por compreender adicionalmente um transmissor acoplado so dito feixe de antena colinear.

12 - Disposição de antena para montagsíii à face © embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas magnéticas dos ditos veículos, caracterizada por compreender?

um reflector ds ondas electromagnéticas tendo uma porção terminal que define uma abertura de emissão de radiação, sendo o dito reflector de ondas electromagnéticas enterrado numa estrada, sendo a dita porção terminal posicionada substancialmente & face

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-33cm·» uma superfície de suporte de veículos da dita estrada; e uma antena ds rádio posicionada dentro do dito reflector e envolvida substancialments pelo mesmo, de modo qu© a dita antena de rádio Fica isolada electricamente da dita estrada, e nao experimenta substancialmente a perda de ondas electromagnéticas para a dita estrada, sendo substancialmente todas as ondas electromagnéticas irradiadas da dita antena de rádio, irradiadas da dita abertura de emissão de radiação.

13 - Disposição de antena para montagem á face e embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para -veículos deslocando-ss na dita estrada e para receber ondas electromagnéticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por compreender adicionalmente um dieléctrico sólido posicionado dentro do dito reflector entre a dita antena e o reflector.

14 - Disposição de antena para montagem ã face e embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas electr©magnéticas dos ditos veículos, de acordo cos» a reivindicação 12, caracterizada por a dita antena de rádio compreender um cabo coaxial.

15 - Disposição de antena para montagem à face s embebida numa estrada, para irradiar ondas electroíssagnêticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas electr©magnéticas dos ditos veículos, ds acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a dita antena ds rádio compreender uma antena de feixe colinear.

16 - Disposição de antena para montagem à face e embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocâíido-ss na dita estrada s para receber ondas electr©magnéticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o dito reflector compreender uma calha e‘e secção transversal substancialmente rectangular.

17 - Disposição de antena para montagem à face e embebida

-34nurna estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-s© na dita estrada & para receber ondas electromagnêticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a dito reflector ser cheio co® um dieléetricô SÓlidc.

18 - Disposição de antena para montagem à face e embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas electromagnéticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 17, caracterirada por a dita antena de rádio compreender uma antena de feixe colinsar.

19 - Disposição de antena para montagem à face e embebida r«uma estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas electromagnéticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por a dita antena de rádio compreender um cabo coaxial.

20 - Disposição de antena para montagem à face- s embebida numa estrada, para irradiar ondas electromagnéticas para veículos deslocando-se na dita estrada e para receber ondas electromagnéticas dos ditos veículos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a dita antena de rádio compreender adicionalmente uma antena d® anel.

21 - Processo para comunicação com um veículo em movimento, deslocando-se numa estrada ds faixas múltiplas, caracterizado poí compreender os passos de:

produzir um primeiro campo electromagnético de disparo, tendo uma potência de campo que define uma primeira região de captura do transreceptor automático de sinal limitada a uma primeira Faixa da estrada de faixas múltiplas;

monitorizar uma frequência de um primeiro sinal de informação de retorno durante um primeiro intervalo de informação, produzir um segundo campo electromagnético de disparo tendo uma potência de campo que define uma segunda região de captura do

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1163 CIP

-35transrecôpfor automático de sinal para uma segunda faixa da estrada de faixas múltiplas; e monitorizar uma frequência de um segundo sinal de informação de retorno durante um segundo intervalo de informação.

22 - Trnsreceptor automático de sinal que responde a um sinal de disparo e sendo transportado num veículo em movimento, car acter i 2ado por compreendsrmeios para receberem energia eléctrica; meios para receberem um sinal de disparo;

meios ds memória para armazenarem dados de informação e de identidade;

meios ds protecção para protegerem uma porção dos ditos meios de memória contra apagamento acidental;

meios para alterarem, pelo menos, uma porção dos dados de informação e de identidade armazenados nos ditos meios de memória, »«i resposta a um sinal vindo ds uma estação de i nterr ogação;

meios de circuito lógico para produzirem um sinal de código representando a informação armazenada e os dados de identidade; e meios transmissores acoplados aos ditos meios de circuito de disparo para transmitirem o sinal de código.

Lisboa,

-5. [£? 1950