专利名称：一种汽车电子牌照无线传送和接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用无线电通讯技术对在道路中运行汽车的电子牌照号码及车型进行传送的技术方法及装置。
在目前以及可预见的未来，汽车的社会拥有量将不断增加。不同的交通管理部门均对汽车牌照号码和车辆类型的自动识别有紧迫要求。现有的各种汽车电子牌照的实现方法均建立在无线电调频或调幅载波通讯的基础上，这些方法存在的共同问题是无法解决在车辆密度大时存在严重的同频干扰，导致接收设备无法逐一对单个车辆的电子编码信息进行识别。
本发明的目的在于提供一种对汽车电子牌照号码和车辆类型信息进行简单而快速的发送和接收的技术方法和装置。
本发明的目的是采用如下技术方案实现的由汽车电子数据脉冲发射装置、地面车道电子数据脉冲接收装置两部分组成汽车电子牌照和车型信息无线传送和接收系统。其中汽车电子数据脉冲发射装置为一小型无线电发射设备，它内部存储有汽车牌照号码和车辆类型信息，按照一定的编码方法生成由不同间隔时间组成的窄脉冲序列并通过定向天线连续发射这一窄脉冲序列。其尺寸约为普通香烟盒二分之一大小，安装在汽车上，位于汽车前部牌照下方接近汽车底盘的位置，视汽车底盘不同高度距离地面的垂直距离通常在0.2米到0.8米之间。地面车道电子数据脉冲接收装置安装在汽车行驶车道的中间位置，略高于地面1到2厘米。当汽车行驶到地面车道电子数据脉冲接收装置附近时(一般0.2米到1.0米)，汽车上安装的电子数据脉冲发射装置发送的特定窄脉冲序列编码能够被地面车道电子数据脉冲接收装置接收并解码，从而还原出经过汽车的牌照号码和车型。如各个车道上都安装有相同的接收装置，就能将每条车道上经过汽车的牌照号码和车辆类型记录下来，地面车道电子数据脉冲接收装置可以经由电缆连接到后续的网络设备和计算机进行交通流量的收集、整理、统计，也可供交通管理部门进行交通违章的自动查询和交通流量的自动管理。
下面结合附图及实施例进一步阐述本发明的内容。
图1为窄脉冲序列编码的编码技术实现方法之一原理图；图2为汽车电子数据脉冲发射装置工作原理图；图3为地面车道数据脉冲接收装置工作原理图；图4为汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置安装位置示意图；图5为采用汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置与网络设备及中央计算机组成的交通流量记录系统实施例示意图；图6为采用汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置组成的交通违章自动记录系统实施例示意图。
窄脉冲序列编码的编码技术实现方法原理如图1所示，有多种编码方法可以实现这一技术原理，为便于说明仅列举一种编码方法予以阐述以字符“5”的编码过程来说明实现方法的技术原理，字符“5”的ASCII码为十六进制35h，其高4位为3h，低4位为5h。图1中汽车电子数据脉冲发射装置产生特定的时钟信号①，同时同步产生窄脉冲②。当需要发送字符“5”时，在零时刻(参见③)发送一个窄脉冲作为起点，延时三个时钟周期⑧后，发送第二个窄脉冲，再经过五个时钟周期⑨后，发送第三个窄脉冲。从发送第一个窄脉冲开始计，以后续窄脉冲与前一窄脉冲之间间隔的时钟周期数作为编码信息，同时规定被编码字节的高4位在前低四位在后，以第一、第二窄脉冲之间间隔的3个时钟周期数代表被编码字节的高4位，以第二、第三窄脉冲之间间隔的5个时钟周期数代表被编码字节的低4位，这样就实现了字符“5”ASCII码35h的编码过程，最后生成代表字符“5”的窄脉冲编码③。图1中地面车道数据脉冲接收装置也产生特定的时钟信号①，接收到的窄脉冲小信号④经放大后变成具有部分干扰信号的复合信号⑤，该复合信号经门限电平⑦整形后可以还原为与窄脉冲编码③具有相同时间间隔特征的窄脉冲编码⑥，采用与发送编码同样原理的逆过程，接收装置就可以还原得到字符“5”的ASCII码35h。根据这一方法，可以生成和传送任意ASCII码的窄脉冲编码信息，由多位编码信息组成的窄脉冲序列就可以表征任一汽车的牌照号码和车辆类型信息。根据这一原理，还可以制定其它编码方法将数据变为具有不同间隔宽度的窄脉冲序列。
汽车电子数据脉冲发射装置的工作原理如图2所示，它由存储器1、微型单片机2、窄脉冲发生器3、窄脉冲发射电路4和定向发射天线5构成。微型单片机2从存储器1中取出汽车的牌照号码和车辆类型信息，按照一定的方法生成具有特定格式的串行数据序列，在微型单片机2的控制下，窄脉冲发生器3产生具有特定重复频率的窄脉冲信号，窄脉冲信号的脉冲宽度为纳秒级，通常在数纳秒到数十纳秒之间且具有恒定的脉冲宽度，在串行数据序列的控制下，微型单片机2控制脉冲发射电路4按时开关，从而使得窄脉冲发射电路4输出一串具有不同脉冲间隔时间宽度的窄脉冲序列，这一特定的窄脉冲序列能够代表一个唯一的汽车牌照号码和车辆类型信息，该窄脉冲序列经由天线5发射出去。
地面车道数据脉冲接收装置的工作原理如图3所示，它由定向接收天线6、脉冲信号放大器7、脉冲信号幅度鉴别器8、脉冲间隔时间检测器9、时钟信号发生器10、微型单片机11和输出电缆12构成，定向接收天线6接收来自汽车电子数据脉冲发射装置的窄脉冲序列信号，经脉冲信号放大器7放大到较大的电平幅度，再由脉冲信号幅度鉴别器8取出具有足够电平幅度的窄脉冲序列信号，送到脉冲间隔时间检测器9。时钟信号发生器10在微型单片机11的控制下，生成具有特定重复频率的时钟信号，脉冲间隔时间检测器9根据时钟信号发生器10提供的时钟，将脉冲信号幅度鉴别器8送来的窄脉冲序列信号转换为对应的数字序列信号，而后传给微型单片机11，微型单片机11再将其解码还原为汽车牌照号码和车辆类型信息，经电缆12输出。
汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置安装位置如图4所示，汽车电子数据脉冲发射装置13安装在汽车17上牌照16的中间下部尽可能低的位置，安置位置越低越好。地面车道数据脉冲接收装置14安装在地面车道18的中间位置，略高于地面1到2厘米以防止下雨淹没造成接收能力下降。由于汽车电子数据脉冲发射装置13与地面车道数据脉冲接收装置14的距离远小于相邻车道间的距离，同时由于汽车电子数据脉冲发射装置13采用的定向发射天线和地面车道数据脉冲接收装置14采用的定向接收天线其发送和接收方向特性均指向道路行进方向，因此来自临近车道汽车的脉冲干扰信号幅度远小于来自于本车道汽车的信号幅度。地面车道数据脉冲接收装置14内部的脉冲信号放大器和脉冲信号幅度鉴别器是这样设计的对于来之本车道汽车电子数据脉冲发射装置1的脉冲信号，仅当汽车行进到与地面车道数据脉冲接收装置14的距离小于1.5米，其接受到的脉冲信号幅度足够时，才得以通过脉冲信号幅度鉴别器，同车道后续的车辆因其距离较远，信号幅度太小不被接收，相邻车道的信号因天线的方向选择性和距离相对较远也不被接收，这样就实现了不同车道车辆分别接收的效果。地面车道数据脉冲接收装置14接收到的汽车牌照和车辆类型信息经电缆15输出。
汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置与网络设备及中央计算机组成的交通流量记录系统实施例如图5所示，汽车19和20分别行驶在车道31和32上，汽车19和20上分别安装有汽车电子数据脉冲发射装置21和22，车道31和32中间分别安装有地面车道数据脉冲接收装置23和24，汽车19行进到地面车道数据脉冲接收装置23附近时，汽车电子数据脉冲发射装置21发射的窄脉冲序列被地面车道数据脉冲接收装置23接收。汽车20行进到地面车道数据脉冲接收装置24附近时，汽车电子数据脉冲发射装置22发射的窄脉冲序列被地面车道数据脉冲接收装置24接收。地面车道数据脉冲接收装置23和24将各自解码后的汽车牌照号码及汽车类型信息经电缆25送到附近的网络设备27上，网络设备27再将来自电缆25和其他车道经电缆26送来的汽车牌照号码及汽车类型信息汇总，再经高速传输电缆28送到远程的中央计算机29。来自于其他网络设备的汽车牌照号码及汽车类型信息经高速传输电缆30也同样传输到中央计算机29，以此达到记录全部交通流量信息的目的。
汽车电子数据脉冲发射装置和地面车道数据脉冲接收装置组成的交通违章自动记录系统实施例如图6所示，图中行车道编号为A～H；地面车道数据脉冲接收装置编号为a～k；汽车位置编号为33～40；所有的地面车道数据脉冲接收装置均由电缆连接到汽车牌照号码和车辆类型信息记录装置N(以下简称为记录装置N)。下面简述几种交通违章的自动记录方法1、闯红灯在红灯期间，车道C上的汽车已经越过地面车道数据脉冲接收装置b而到达位置36，与红绿灯信号系统相连的记录装置N将会把来自地面车道数据脉冲接收装置b的车辆牌照信息记录下来；2、压黄线在禁止压黄线的道路区段(图中实线)，车道B的汽车由位置33行进到车道A的位置34处，由于地面车道数据脉冲接收装置c和a先后记录到相同的汽车牌照号码，据此记录装置N可以判定该车压黄线并将其记录下来；3、违章左转弯车道A禁止机动车左转弯，处于车道A位置34处的汽车后来出现在车道G上位置35处，则地面车道数据脉冲接收装置a和k将先后记录到相同的汽车牌照号码，据此记录装置N可以判定该车违章左转弯并将其记录下来；4、违章掉头车道A禁止机动车掉头，处于车道A位置34处的汽车后来出现在车道H上位置37处，则地面车道数据脉冲接收装置a和d将先后记录到相同的汽车牌照号码，据此记录装置N可以判定该车违章掉头并将其记录下来；
5、超速行驶处于车道E上的汽车由位置38行进到位置39，地面车道数据脉冲接收装置e和f将先后记录到相同的汽车牌照号码，记录装置N根据地面车道数据脉冲接收装置e和f之间的距离以及收到该车分别从地面车道数据脉冲接收装置e和f送来信息的时间差可以计算出该车的速度，由此判定是否超速行驶；6、禁止通行车道D禁止大型车辆通行，当D车道上的卡车行进到位置40时，地面车道数据脉冲接收装置g将会记录到该车的汽车牌照号码和车型信息，据此记录装置N可以判定该车违章通行并将其记录下来。
本发明与现有技术方法比较，具有如下所述显著特点1、没有占据任一固定的无线电载波通讯频道，仅用有限数目的窄脉冲间隔信号来传递数据，对其他采用固定频率进行无线电载波通讯的设备的干扰极小；2、采用脉冲发射和接收技术传送数据的速率很高，实际的传输速率可以达到每秒数万字节到数十万字节，而通常的无线电载波通讯技术用于传递数据时一般为每秒数百字节到数千字节，在通讯速率上前后两者相差近百倍；3、窄脉冲编码③信号的占空比很低，仅为约千分之一到万分之一，因此发射的功率很小，实测发射功率仅有几个微瓦，这样有利于减少耗电和避免对其他无线电接收设备的干扰。
4、采用窄脉冲编码③信号传输数据的电路十分简单，省去了通常无线电通讯设备中常用的载波电路、混频电路、中放电路、检波电路、鉴频电路、滤波电路、模数转换电路，无论是脉冲发射电路还是脉冲接收电路都仅用很少的元器件，整个系统的可靠性得到显著提高。
5、窄脉冲编码③信号的作用距离可以通过调整脉冲信号放大器7的放大倍数和脉冲信号幅度鉴别器8的门限电平⑦来控制，利用这一特性可以识别单一车道上的汽车，从而检测和记录绝大多数汽车的交通违章行为，这为交通智能管理提供了一种现实可行的检测和记录方法。
权利要求
1.一种汽车电子牌照无线传送和接收的方法及装置，用于识别在车道中行驶汽车的牌照号码和车辆类型，其特征是本发明采用具有不同间隔时间宽度特性的纳秒级窄脉冲信号来编码数据，按此方法将代表任一汽车牌照号码和车辆类型信息的数据串编码成窄脉冲序列，通过安装在汽车上的汽车电子数据脉冲发射装置(13)来发送这一窄脉冲序列，通过安装在车道上的地面车道数据脉冲接收装置(14)来接收这一窄脉冲序列，从而实现汽车牌照号码和车辆类型信息的无线传送和接收。
2.根据权利要求1所述方法的装置，其特征是汽车电子数据脉冲发射装置由存储器(1)、微型单片机(2)、窄脉冲发生器(3)、窄脉冲发射电路(4)和定向发射天线(5)组成。
3.根据权利要求1所述方法的装置，其特征是地面车道数据脉冲接收装置由定向接收天线(6)、脉冲信号放大器(7)、脉冲信号幅度鉴别器(8)、脉冲间隔时间检测器(9)、时钟信号发生器(10)、微型单片机(11)和输出电缆(12)组成。
4.根据权利要求1、2或3所述装置构成的系统，其特征是交通流量记录系统由安装在汽车(19)和(20)上的汽车电子数据脉冲发射装置(21)和(22)、安装在车道上的地面车道数据脉冲接收装置(23)和(24)、电缆(25)、网络设备(27)、高速传输电缆(28)和中央计算机(29)组成。
5.根据权利要求1、2或3所述装置构成的系统，其特征是交通违章自动记录系统由安装在汽车上的汽车电子数据脉冲发射装置(21)和(22)、安装在车道上的地面车道数据脉冲接收装置(a)到(k)和汽车牌照号码和车辆类型信息记录装置N组成。
全文摘要
一种汽车电子牌照无线传送和接收方法及装置，涉及一种利用无线电通讯技术进行数据传输的方法和装置，它采用由一系列不同间隔时间的窄脉冲所组成的窄脉冲序列来编码汽车的牌照号码和车辆类型信息，通过安装在汽车(17)上的汽车电子数据脉冲发射装置(13)来发送窄脉冲序列，通过安装在汽车行驶道路上的地面车道电子数据脉冲接收装置(14)来接收窄脉冲序列，以此实现汽车牌照号码和车辆类型的无线传送和接收。汽车电子数据脉冲发射装置(13)和地面车道电子数据脉冲接收装置(14)可以与网络设备(27)及中央计算机(29)组成交通流量记录系统，也可以与汽车牌照号码和车辆类型信息记录装置(N)组成交通违章自动记录系统。
文档编号B60R13/10GK1548322SQ03131048
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月16日 优先权日2003年5月16日
发明者王泽民 申请人:王泽民