WO1995014982A1 - Bakensender mit aufweckzone - Google Patents

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    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
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    • G—PHYSICS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3291—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted in or on other locations inside the vehicle or vehicle body

Definitions

  • the invention relates to a beacon transmitter on a driveway according to the preamble of the main claim.
  • a beacon transmitter is already known from 'procedings of the DRIVE conference, 4th - 6.2.1991, advanced telematics in road transport' (pages 248 to 268), which performs a data exchange with a vehicle receiver (on-board unit, OBU) carries out the semi-passive transponder method.
  • OBU on-board unit
  • a communication zone on a lane is illuminated, which is relatively small in order not to influence adjacent lanes and vehicles located thereon. Due to the relatively small area available, there may be a complete data exchange between the beacon transmitter and the OBU, especially when the vehicle is traveling at high speed. This can lead to the information transmitted being incomplete or incorrect.
  • the beacon transmitter according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the wake-up zone activates the vehicle receiver in time so that there is sufficient time for complete data transmission even at high vehicle speed.
  • the measures listed in the dependent claims permit advantageous further developments and improvements of the beacon transmitter specified in the main claim. It is particularly advantageous that the wake-up signal is transmitted independently of the main antenna by a separate wake-up antenna or parts of a main antenna. Problems with interfering interference, such as can occur when two antennas are used simultaneously, are thus avoided, since only one antenna is active at a time.
  • a suitable switch for example a micro
  • the beacon transmitter can alternatively be switched to the wake-up antenna or the main antenna using wave switches with PIN diodes.
  • the wake-up antenna can also be directed so that it covers several lanes, if this application can be approved.
  • a particularly simple design of the wake-up zone is also achieved in that the directional characteristic of the main antenna is controlled by controlling the phase and / or amplitude assignment. Such control of the phase and amplitude direction can be achieved by controlling the individual elements of an array antenna. The respective weighting is switched over synchronously with the transmission of the wake-up signals.
  • a particularly simple control results from the fact that the wake-up signal is emitted in constant or variable time segments.
  • the time segments can be selected so that the vehicle device is still safely activated even at high speed of a vehicle.
  • beacon transmitter and the vehicle device is provided in the microwave range, these devices working according to the semi-passive transponder method.
  • Figure 1 shows an embodiment
  • FIG. 1 shows a beacon transmitter 1 which is attached, for example, on a gantry bridge or at a traffic light on a route 7.
  • the beacon transmitter 1 operates, for example, in the microwave range at 5.8 GHz using the semi-passive transponder method.
  • This transmission method is known per se from, for example, "procedings of the DRIVE conference", Brussels, February 4 - 6, 1991, 'advanced telematics in road transport', pages 248 to 269 (volume 1) therefore need not be explained in more detail.
  • the beacon transmitter according to the invention has an antenna 3 and a wake-up antenna 2, which are alternatively activated via a changeover switch 4.
  • the wake-up antenna 2 is spatially directed towards the route 7 with its lane such that an arriving motor vehicle 5 first drives through the wake-up zone A before it enters the communication zone B of the main antenna 3.
  • parts of the main antenna which are preferably used as an array, can also be designed as a wake-up antenna.
  • the main antenna is changed by controlling the directional characteristic in such a way that the directional characteristic is changed by weighting the phases and amplitudes of the individual elements.
  • a microwave switch which has PIN diodes or similar high-frequency switches, is preferably provided as the changeover switch 4.
  • the wake-up antenna can be designed such that several or all lanes are covered.
  • a second main antenna could also be used as a wake-up antenna. This could e.g. B. then be of importance if the wake-up area must be illuminated in a similarly defined manner as the communication area. For this purpose, a change 'of the alignment of the antenna is required to provide the desired advancement to reach the Aufweck formeres.
  • the motor vehicle 5 has a vehicle receiver 6 (OBU, on-board unit) which preferably works according to the semi-passive transponder method and can connect to the beacon transmitter 1.
  • the transponder can be equipped with a battery which supplies the necessary current for operating the device and for further assemblies.
  • memory modules can be buffered with the battery so that they do not lose their information. Such memories are used, for example, for debiting road user fees from a fee card.
  • the vehicle device 6 is switched to an inactive state, the sleep mode, most of the time. When approaching a beacon, it is now activated by the wake-up signal of the corner antenna 2 and thereby switched to the operating mode.
  • the wake Circuit which is activated by the signal of the wake-up antenna 2, however, has a very low quiescent current, so that its power consumption does not place a heavy load on the battery.
  • the transition time from sleep mode to operative mode is chosen to be as short as possible. If the vehicle subsequently arrives in communication zone B, the actual data exchange, for example traffic information or directions of travel, can take place. If this communication area is not sufficient for the transmission of the information, then the entire amount of information can be divided into different communication areas that follow one after the other. The information is then transmitted partially.

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Abstract

Bei einem Bakensender zur Kommunikation mit einem Fahrzeugempfänger wird vorgeschlagen, durch geeignete Mittel, beispielsweise eine zusätzliche Aufweckantenne, eine Aufweckzone zu bilden, die der Kommunikationszone vorgelagert ist. In der Aufweckzone wird das Fahrzeuggerät aktiviert, so daß in der nachfolgenden Kommunikationszone der Datenaustausch zwischen dem Bakensender und dem Fahrzeuggerät erfolgt. Bei vielen zu übertragenden Daten ist auch die Aufweckzone oder weitere Kommunikationszonen verfügbar, so daß die Datenübertragung partiell erfolgt. Als Aufweckantenne können auch Teile der Hauptantenne durch entsprechende Ansteuerung verwendet werden.

Description

Bakensender mit Aufweckzone
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Bakensender an einer Fahrstraße nach der Gattung des Hauptanspruchs . Aus 'procedings of the DRIVE-Konferenz, 4. - 6.2.1991, advanced telematics in road transport' (Seite 248 bis 268) ist schon ein Bakensender bekannt, der mit einem Fahrzeugempfänger (on-board-unit, OBU) einen Datenaustausch nach dem semipas¬ siven Transponderverfahren durchführt. Bei dem bekannten Bakensender wird dabei eine Kommunikationszone auf einer Fahrspur ausgeleuchtet, die relativ klein ist, um Nachbar¬ spuren und darauf befindliche Fahrzeuge nicht zu beein¬ flussen. Aufgrund der relativ kleinen verfügbaren Fläche ist unter Umständen ein vollständiger Datenaustausch zwischen dem Bakensender und der OBU insbesondere bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht gewährleistet. Das kann dazu führen, daß die übertragenen Informationen unvoll¬ ständig oder falsch sind. So können Verkehrshinweise über Staus oder empfohlene Umleitungen nicht erkannt werden. Bei einer automatischen Gebührenabbuchung für Straßenbenutzungs¬ gebühren kann es ebenfalls zu Fehlern kommen. Um diese Pro¬ bleme zu umgehen, müßten aximalgeschwindigkeiten im Bereich der Kommunikationszone vorgegeben werden. Dieses Verfahren ist aber nicht zuverlässig, da bei Überschreitung der vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzung eine sichere Datenübertragung gefährdet ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Bakensender mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Aufweckzone der Fahrzeugempfänger so rechtzeitig aktiviert wird, daß auch bei hoher Fahrzeug- geschwindigkeit genügend Zeit für eine vollständige Datenübertragung gegeben ist.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnah¬ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bakensenders möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch eine separate Aufweckantenne oder Teile einer Hauptantenne das Aufwecksignal unabhängig von der Hauptantenne gesendet wird. Probleme mit störenden In¬ terferenzen, wie sie bei der gleichzeitigen Verwendung von zwei Antennen auftreten können, werden damit vermieden, da jeweils nur eine Antenne zu einer bestimmten Zeit aktiv ist. Durch einen geeigneten Schalter, beispielsweise einem Mikro- Wellenschalter mit PIN-Dioden kann der Bakensender alterna¬ tiv auf die Aufweckantenne oder die Hauptantenne umgeschal¬ tet werden. Dabei kann die Aufweckantenne auch so gerichtet werden, daß sie mehrere Fahrspuren überdeckt, falls diese Anwendung zugelassen werden kann.
Eine besonders einfache Ausbildung der Aufweckzone wird auch dadurch erreicht, daß die Richtcharakteristik der Hauptan¬ tenne durch Steuerung der Phasen- und/oder Amplituden¬ belegung gesteuert wird. Eine derartige Steuerung der Pha¬ sen- und Amplitudenrichtung kann durch Steuerung der einzel¬ nen Elemente einer Array-Antenne erreicht werden. Die Um¬ schaltung der jeweiligen Gewichtung wird synchron mit der Aussendung der Aufwecksignale vorgenommen.
Prinzipiell gibt es mehrere Möglichkeiten für das Aussenden des Aufwecksignales. Eine besonders einfache Steuerung er¬ gibt sich dadurch, daß das Aufwecksignal in konstanten oder variablen Zeitabschnitten ausgesendet wird. Die Zeitab¬ schnitte können dabei so gewählt werden, daß auch bei großer Geschwindigkeit eines Fahrzeuges das Fahrzeuggerät noch si¬ cher aktiviert wird.
Bei relativ großen auszutauschenden Datenmengen kann es vorteilhaft sein, bereits in der Aufweckzone einen Datenaus¬ tausch durchzuführen. Die Datenmengen werden dabei so auf¬ geteilt, daß sie sowohl in der Aufweckzone als auch in der Kommunikationszone übertragen werden. Auch können mehrere Kommunikationsgebiete nacheinander angeordnet sein, so daß die verfügbare Zeit für die Übertragung der Daten und Infor¬ mationen vergrößert wird. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Bakensenders und des Fahrzeuggerätes ist im Mikrowellenbereich vorgesehen, wobei diese Geräte nach dem semipassiven Transponderverfahren ar¬ beiten.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt einen Bakensender 1, der beispielsweise auf einer Schilderbrücke oder an einer Ampel an einer Fahrstraße 7 angebracht ist. Der Bakensender 1 arbeitet beispielsweise im Mikrowellenbereich bei 5,8 GHz nach dem semipassiven Transponderverfahren. Dieses Übertragungsver- fahren ist beispielsweise aus "procedings of the DRIVE-con- ference", Brüssel, February 4. - 6., 1991, 'advanced tele¬ matics in road transport' Seite 248 bis 269 (volume 1) per se bekannt und muß daher nicht näher erläutert werden. Der erfindungsgemäße Bakensender hat eine Antenne 3 und eine Aufweckantenne 2, die über einen Umschalter 4 alternativ aktiviert werden. Die Aufweckantenne 2 ist räumlich so auf die Fahrstraße 7 mit ihrer Fahrbahn gerichtet, daß ein ankommendes Kraftfahrzeug 5 zunächst durch die Aufweckzone A fährt, bevor es in die Kommunikationszone B der Hauptan¬ tenne 3 kommt. Natürlich können auch Teile der Hauptantenne, die vorzugsweise als Array verwendet werden, als Aufweckan- tenne ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Hauptantenne durch Steuerung der Richtcharakteristik derart verändert, daß durch die Gewichtung der Phasen und Amplituden der ein¬ zelnen Elemente die Richtcharakteristik verändert wird. Als Umschalter 4 ist vorzugsweise ein Mikrowellenschalter, der PIN-Dioden oder ähnliche Hochfrequenzschalter aufweist, vorgesehen.
Läßt die Anwendungen mehrere Fahrspuren zu, so kann die Auf¬ weckantenne so ausgelegt werden, daß mehrere oder alle Fahrspuren abgedeckt werden.
Eine zweite Hauptantenne könnte auch als Aufweckantenne eingesetzt werden. Dies könnte z. B. dann von Bedeutung sein, wenn das Aufweckgebiet ähnlich definiert ausgeleuchtet werden muß, wie das Kommunikationsgebiet. Dazu ist dann eine Änderung 'der Ausrichtung der Antenne erforderlich, um die gewünschte Vorverlegung des Aufweckgebietes zu erreichen.
Das Kraftfahrzeug 5 hat einen Fahrzeugempfänger 6 (OBU, on- board-unit) , der vorzugsweise nach dem semipassiven Transponderverfahren arbeitet und mit dem Bakensender 1 in Verbindung treten kann. Der Transponder kann mit einer Bat¬ terie ausgerüstet sein, die den notwendigen Strom zum Be¬ trieb des Gerätes sowie für weitere Baugruppen liefert. Ins¬ besondere können mit der Batterie Speicherbausteine gepuffert werden, damit diese ihre Information nicht ver¬ lieren. Derartige Speicher werden beispielsweise für die Abbuchung von Straßenbenutzungsgebühren von einer Gebühren¬ karte verwendet. Um die Batterie zu schonen, wird das Fahr¬ zeuggerät 6 die meiste Zeit in einen inaktiven Zustand, dem Sleepmodus geschaltet. Bei Annäherung an eine Bake wird es nun durch das Aufwecksignal der Auf eckantenne 2 aktiviert und dadurch in den Operationsmodus geschaltet. Die Aufweck- Schaltung, die durch das Signal der Aufweckantenne 2 ak¬ tiviert wird, hat jedoch einen sehr kleinen Ruhestrom, so daß deren Leistungsaufnahme die Batterie nicht sehr belastet wird.
Um die geforderten Datenmengen im gemeinsamen Kommunika- tionsgebiet sicher übertragen zu können, wird die Über¬ gangszeit vom Sleepmodus in den operativen Modus so klein wie möglich gewählt. Gelangt anschließend das Fahrzeug in die Kommunikationszone B, dann kann der eigentliche Datenaustausch, beispielsweise von Verkehrsinformationen oder Fahrtrichtungshinweisen erfolgen. Reicht dieses Kommu- nikationsgebiet für die Übertragung der Informationen nicht aus, dann kann die gesamte Informationsmenge aufgeteilt wer¬ den auf verschiedene Kommunikationsgebiete, die nacheinander folgen. Die Übertragung der Information erfolgt dann par¬ tiell.

Claims

Ansprüche
1. Bakensender an einer Fahrstraße, der zum Datenaustausch mit einem Fahrzeugempfänger (OBU, 6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakensender (1) Mittel (2) aufweist, mit denen eine Aufweckzone (A) gebildet wird, die, in Richtung zum Fahrzeug (5) gesehen, vor einer Kommu- nikationszone (B) angeordnet ist.
2. Bakensender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (2) eine separate Aufweckantenne oder Teile einer Hauptantenne (3) aufweisen.
3. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (4) vorsehbar ist, der alternativ den Bakensender (1) mit der Aufweckan- tenne (2) oder der Hauptantenne (3) verbindet.
4. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine Antenne aktiviert ist.
5. Bakensender nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Umschalter (4) ein Mikrowellenschalter ist.
6. Bakensender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptantenne (3) ausgebildet ist, durch Steuerung der Phasen- und/oder Amplitudengewichtung die Richtcharakteri¬ stik derart zu ändern, daß dabei die Aufweckzone (A) ausge¬ leuchtet wird.
7. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweckzone (A) eine oder mehrere Fahrbahnen ausleuchtet.
8. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakensender (1) ausgebildet ist, in konstanten oder variablen Zeitabschnitten Aufweck- signale auszusenden.
9. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweckantenne (2) und die Hauptantenne (3) räumlich getrennt angeordnet sind und daß über beide Antennen (2, 3) wenigstens teilweise ein Datenaustausch mit dem Fahrzeuggerät (6) durchführbar ist.
10. Bakensender nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakensender im Mikrowellen¬ bereich arbeitet.
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