专利名称：公路/车辆通信方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及公路/车辆通信方法及设备，尤其涉及一种可以通过无线电通信在车辆上所安装的车辆通信设备和路边上设置的公路设备之间发送和接收信息的公路/车辆通信方法及设备。
收费设备利用某种方法对使用该设备进行收费，例如，在收费公路上行驶的车辆必须相应于车辆的类型和该车在收费公路上行驶的距离交费。在收费公路的入口或出口自动收集费用的公路/车辆通信方法已知是一种对使用某收费设备自动收费的方法。在公路/车辆通信方法中，在路边设置通信设备(以下称“公路设备”)。公路设备起向车辆查询信息的询问器的作用，并且带有具有定位通信区的公路天线以发送和接收(通信)无线电波。并且，在车辆上设置通信装置(以下称“车辆设备”)。车辆设备具有一个天线，该设备起应答机的作用，以在通信区域内对公路设备的信息查询作出响应。按这种方式在公路/车辆通信方法中通过无线电通信实现车辆设备和公路设备之间的信息发送和接收。
众所周知，用于无线电波通信的天线具有一个通信区域。必须在沿收费口的各个车道行驶的车辆和与其对应的各个公路设备之间发送和接收可靠的信息。从而按车辆设备和公路设备之间所设定的一对一的对应关系在车辆设备和公路设备之间发送和接收信息。
为了在一给定的通信区域使来自相邻车道上行驶的车辆的无线电波接收为最小，必须降低通信无线电波的无线电波的密度或者减小各车道通信区域的大小。
但是，如果降低无线电波密度或者把通信区域做得较小，从而是在有限的通信区域中用弱无线电波密度的无线电波进行通信。这样，由于不足的无线电波密度信息可能是不足的，并且信息传送和接收的可靠性变坏。此外，在天线不正常工作的情况下，则出现不满意的通信并且发送和接收的可靠性变坏。
为解决上述缺点，已公开的日本专利申请6-243316号公开在多车道出入口处使各个天线的通信区域相互交叠的车辆设备和公路设备之间的无线电通信。按照该技术，向单个车辆指定了多个公路天线，从而保证可靠的通信。
在常规的公路/车辆通信设备中，对单个车辆指定了多个公路天线。但是，当车辆设备检测出一个公路天线工作不正常时，该车辆设备不能确定哪一个公路天线是不正常工作的公路天线。
鉴于上面所述，本发明的一个目的是提供一种公路/车辆通信方法和设备，其中通过检测工作不正常的公路天线可以在车辆通信设备和公路设备之间可靠地发送和接收信息。
本发明的第一个方面是一种用于在多个公路设备和一个车辆通信设备之间进行通信的公路/车辆通信方法，这些公路设备在各个出入口处设置着多个公路天线设备，而该车辆通信设备安装在车辆上并且通过无线电波向并且从多个公路设备发送和接收信息。该方法包括步骤(a)当车辆通过第一个出入口时，车辆通信设备接收和第一个出入口有关的出入口信息，该信息是从第一出入口的公路天线设备发送的，并且在第二个出入口处该车辆通信设备发送该已接收到的出入口信息；(b)第二出入口接收来自多个车辆通信设备的出入口信息，并且当所接收的对应于第一出入口的出入口信息数达到预定次数时计算第一出入口的各天线设备的通信概率；并且(c)为各个公路天线设备对其通信概率和预定的基准值进行比较，并且把通信概率和预定基准值之间的差值超过预定值的公路天线设备检测为工作不正常的公路天线设备。
本发明的第二个方面是一种公路/车辆通信设备，它用于在多个公路设备和一个车辆通信设备之间进行通信，这些公路设备在各个出入口处设置着多个公路天线设备，而该车辆通信设备安装在车辆上并且用无线电波向并且从多个公路设备发送和接收信息。该车辆通信设备包括存储装置，用于存储当车辆通过第一出入口时所接收到由第一出入口的公路天线设备发送的与第一出入口有关的出入口信息；发送装置，用于在第二出入口处发送所存储的出入口信息。公路设备包括路边接收装置，用于在第二出入口处接收来自多个车辆通信设备的出入口信息；通信概率计算装置；用于当接收到的对应于第一出入口的出入口信息整数达到预定次数时计算第一出入口的各公路天线设备的通信概率；比较装置，用于对各个公路天线设备进行通信概率和预定基准值的比较；以及检测装置，用于把一个其通信概率和预定基准值之间的差值超出预定值的公路天线装置检测为工作不正常的公路天线装置。
按照第一方面的公路/车辆通信方法，当车辆通过诸如入口或路口点及类似物的第一出入口时，车辆通信设备接收由第一出入口的公路天线设备发送的与第一出入口有关的出入口信息。该出入口信息可能包括表示入口或路口点的位置信息，或预定的入口号或该车辆通过该出入口或路口点的年月日，或者其它类似信息。车辆通信装置把所接收的出入口信息发送给第二出入口，第二出入口是一个出口收费站或类似物。以这种方式，第二出入口可以接收该车辆通过第一出入口所接收到的所有出入口信息。第二出入口从多个车辆通信设备接收有关第一出入口的出入口信息。当接收到对应于该第一出入口的出入口信息次数达到一预定数时，对第一出入口处的各个公路天线设备计算通信概率。更具体地，出入口信息包括表示通过哪个第一出入口的公路天线设备该车辆通信设备和公路设备通信的信息。因此，当在第二出入口接收到的出入口信息的次数达到预定数时，可以得到预定车辆数和第一出入口处相应公路天线设备通信的次数。而且，当一辆车通过该第一出入口时，存在着表示该车的车辆通信设备和该第一出入口处相应公路天线通信概率的概率。这样，当出入口信息数达到预定次数时，可以从上述的概率和从与各个公路天线设备通信的次数对各个公路天线设备确定通信概率，该通信概率表示在有预定数目的车辆通过该第一出入口时的通信概率。当在该第一出入口处有通信上工作不正常的公路天线设备时，来自工作不正常的公路天线设备的出入口信息是不准确的，所确定的通信概率和没有工作不正常的公路设备情况下的标准通信概率是不同的。工作正常的公路天线设备的通信概率和标准的通信概率相符。从而，即使在第一出入口处有工作不正常的公路天线设备，所确定的通信概率表示着公路天线设备各自的状态。按这种方式，对各个公路天线设备将所确定的通信概率和预定基准值进行比较。这样可把其所确定的通信概率与基准值之间的差值超过一预定值的公路天线设备检测为工作不正常的公路天线设备。
上述的公路/车辆通信方法可以由(本发明的)第二方面的公路/车辆通信设备来实现。车辆通信设备具有用于存储出入口信息的存储装置，该出入口信息是当车辆通过第一出入口时由第一出入口的公路天线设备发送的并且该信息是和第一出入口有关的。在第二出入口处由发送装置发送所存储的出入口信息。在第二出入口处公路设备带有路边接收装置，该装置接收来自多个车辆通信设备的出入口信息。当所接收的对应于第一出入口的出入口信息的数量超过预定数时通信概率计算装置对每个公路天线设备计算通信概率。对各个公路天线设备，比较装置对通信概率和预定的基准值进行比较。检测装置把所确定的通信概率和预定基准值之间的差值超出一预定值的公路天线设备检测为工作不正常的公路天线设备。
公路天线设备可能包括安装在公路上的天线和控制该天线的天线控制设备。
按照本发明的上述各个方面，由第一出入口处公路天线发送的出入口信息在第二出入口处从车辆通信设备上发送。从出入口信息的数量中公路设备为各个第一出入口的天线计算通信概率。其通信概率和基准值之间的差值超过一预定值的公路天线设备被检测为不正常工作的天线。从而，可以得到一种可以把一个公路天线确定为不正常工作天线的高级效果。
图1是一个方块图，表示可应用本发明的自动收费设备。
图2是一个示意透视图表示图1的自动收费设备的出口。
图3是一个方块图，表示出口处检测工作不正常天线的主要部分的示意结构。
图4是一个方块图，表示本发明的车辆设备。
图5是一个方块图，表示公路设备的一个例子。
图6是一个进程说明图，它概括性地表示在入口处车辆设备和公路设备之间发生的信号交换中基本信号的发送和接收(通信)。
图7是一个进程说明图，它概括性地表示在路口点处车辆设备和公路设备之间发生的信号交换中基本信号的发送和接收(通信)。
图8A是一个进程说明图，它概括性地表示在出口处车辆设备和公路设备之间发生的信号交换中基本信号的发送和接收。
图8B是一个进程说明图，它概括性地表示出口处车辆设备和公路设备之间发生的信声交换中基本信号的发送和接收(通信)。
图9A是一个流程图，表示用于检测公路设备处的工作不正常天线的统计处理程序的流程。
图9B是一个流程图，表示用于检测公路设备处的工作不正常天线的统计处理程序的流程。
图10A是一个解释图，说明天线和通信概率之间的关系。
图10B是一个解释图，说明天线和通信概率之间的关系。
图11是一个方块图，表示第二实施方式的车辆设备的示意结构。
图12是一个方块图，表示用于获得公路信息的车辆设备的结构的一个例子。
下面，通过参考附图将详细说明本发明的第一实施方式。在第一实施方式中，本发明应用在自动收费设备中，通过在车辆中装有的车辆设备(下面详细说明)和安装在收费公路入口、出口或类似物处地面上的公路设备之间实现无线电通信，该自动收费设备确定车辆类型和车辆行驶经过的区段(道路线)，并且无需在入口或出口停车即可自动地收费。
如图1中所示，安装在车辆90上的车辆设备30装有IC卡读/写设备60(见图4)，该设备将在下面说明。从IC卡读/写设备60上可以插入或取出IC卡62，在IC卡62上存储着诸如表示卡上剩余余额的余额信息或类似的信息。车辆设备装有存储电路存储固定的数据如ID代码(例如车辆牌照号)、车辆类型信息等。利用IC卡读/写设备60，车辆设备30读取插入到设备60中的IC卡62的通行费余额信息并把通行费余额信息写入到IC卡62上。
如后面所说明那样，作为地面设施并且和车辆设备30互相发送和接收不同类型信息的公路设备分别设置在收费公路的入口100处、路口点200处和出口300处，路口点处例如紧靠着一条道路的分支点前后或是一个服务区。
在入口100处安装了一个公路设备，该公路设备包括由扁平天线构成的入口天线117和与该入口天线117连接的入口天线控制设备132。和付费公路入口100有关的信息可经入口天线117由入口天线控制设备132发送给设置在车辆里的车辆设备30，并且来自车辆设备30的信号可以经入口天线117由入口天线控制设备132接收。此外，入口100为那些不能自动付费而需人工付费的车辆设置了按常规方式发放通行票的通行票发放设备123。
在路口点200处安装了一个公路设备，该公路设备包括由扁平天线构成的路线确定天线217和与该路线确定天线217连接的路线确定天线控制设备232。表示在分岔口车辆所取践线的信息或者表示在收费公路上车辆行驶路线的行驶路线信息(例如诸如路线确立天线控制设备的安装位置的信息)经路线确定天线217由践线确定天线控制设备232发送给车辆设备30。
在出口300处安装由扁平天线构成的二种类型的天线，即预先通知天线317和收费站天线341，以便提高无线电波发送和接收信息的可靠性。预告通知天线控制设备331和预先通知天线317连接，而收费站天线控制设备332和收费站天线341连接。预先通知天线控制设备331及收费站天线控制设备332与本地控制器380相连接。预先通知天线317、收费站天线341、预先通知天线控制设备331、收费站天线控制设备332和本地控制器380充当可应用本发明的出口公路设备。但是，预先通知天线317和预先通知天线控制设备331可能略去。
在出口300处设有车辆类型检测系统360、未经许可通过的车辆照相系统350和人工收费系统323。车辆类型检测系统通过图象处理或类似方法检测车辆的类型。对未经许可通过的车辆如未付费就通过的车辆照相的摄影机352和未经许可通过的车辆照相系统350连接。人工收费系统323是为不能自动付费的车辆准备的。这些各个系统都是由本地控制器380控制的，从而为不能付费等各种情况提供了措施并且对应于车辆行驶经过的区段(路线)及车辆的类型自动地收费。
接着，将讨论和本发明实施方式有关的出口300的示意性结构的一个例子。如图2中所示，在收费公路的出口300处设有三条车道302、304、306。车道302设置在地面基址308和中间带310之间。车道304设置在中间带310和中间带312之间。而车道306设置在中间带312和地面基址314之间。
从地面基址308到地面基址314部置一个拱架316以便跨立过多条车道。预先通知天线318、320、322安装在拱架316上。预先通知天线318定位在车道302的上方，并向沿车道302行驶的车辆发送向车辆通告即将收费的预先通知信息。按同样的方式，预先通知天线320定位在车道304的上方并且向行驶在车道304上的车辆发送信息，而预先通知天线322定位在车道306的上方并且向行驶在车道306上的车辆发送信息。
在地面基址314上设置一个出口控制中心330。下面将要讨论的预先通知天线控制设备331和本地控制器380安置在出口控制中心330内。预先通知天线318、320、322和预先通知天线控制设备33 I连接。
从地面基址308延伸到地面基址314从而跨立多个车道的拱架340设立在沿车辆行驶方向的相对于设立拱架316的位置的下游侧。在拱架340上安装收费站天线342、344、346。收费站天线342定位在车道302的上方并且和行驶在车道302上的车辆相互发送和接收有关费用的信息。收费站天线344定位在车道304的上方并且和行驶在车道304上的车辆相互发送和接收有关费用的信息。类似地，收费站天线346定位在车道306的上方并且和行驶在车道306上的车辆相互发送和接收有关费用的信息。收费站天线控制设备332A、332B、332C分别和收费站天线342、344、346连接并且还连接到本地控制器380上。
如图3中所示，经过相应的收费站天线控制装置332A、322B、332C，收费站天线342、344、346和本地控制器380连接。本地控制器380和输出设备390连接，比如打印机设备或用于与电话线相连的调制解调设备等。如在后面将详细说明的那样，在本实施方式中，多个收费站天线、多个收费站天线控制设备和本地控制器380作用为一个工作不正常天线的检测设备。
出口300的出口控制中心330和未示出的中央计算机连接。如将在后面所说明的那样，可在该中央计算机处检测出工作不正常的天线。并且，如后面说明的那样，可为各个收费站天线控制设备检测出工作不正常的天线。
下面将说明安装在车辆上的车辆设备30的结构。如图4所示，车辆设备30包括接收天线32，它接收由后面说明的公路设备发送的信号。接收天线32和检测电路34连接，检测电路34检测由接收天线32接收的已调波以便得到数据信号。经过数据信号接收电路44，检测电路34和包含微计算机的信号处理电路46连接。
存储电路48和发送电路50和信号处理电路46连接。在存储电路48中存储路线信息以及诸如ID代码的数据或车辆类型信息等，路线信息包括进入口号、入口天线号、路口点的出入口号和这些出入口的天线号。发送电路50发送作为响应信号的包括ID代码的数据信号等。通过利用来自信号处理电路46的数据信号，发送电路50调制询问信号，该询问信号是由发送/接收天线52接收的未调载波，并且发送电路50还经过发送/接收天线52把该已调信号发送出去。
显示器54十键键盘56和信号处理电路46连接。显示器54是由LCD或CRT构成的并显示发射信号能达到的范围等。十键键盘用于向信号处理电路46输入诸如选择信号等信号。此外，可以插入和取出IC卡62的IC卡读/写设备60也和信号处理电路46连接。
当汽车点火后来自车辆电池的电源持续地供应车辆设备。
下面将以设置在出口300处的公路设备为例来说明和车辆设备30通信的公路设备。为了简化解释，下述说明将利用收费站天线342和收费站天线控制设备332A，它们被指定在车道302上行驶的车辆发送和接收无线电波。
如图5中所示，分配给行驶在车道302上的车辆的收费站天线342是由发送天线22和发送/接收天线26构成的。收费站天线控制设备332A装有包含微计算机的信号处理电路12。信号处理电路12和发送包括命令在内的数据信号(通信请求信号)的发送电路14连接。通过混频器18发送电路14和发送天线22连接。产生预定频率载波的载波发生电路20和混频器18连接。混频器18把从发送电路14输入的信号和从载波发生电路20输入的载波进行混频，从而用从发送电路14输入的信号调制从载波发生电路20输入的载波。从发送天线22把已调制波作为无线电波发送出去。
发送/接收电路24和载波发生电路20连接，发送/接收电路24从由图4中所示的车辆设备30调制和发送的已调波中检出数据信号。发送/接收电路24还和信号处理电路12连接。
由于出口300处的其它天线的结构是和上述结构相同的，略去对它们的说明。而且，在进入口100处和路口点200处的各天线和各天线控制设备的结构是和上述结构相同的，从而省略对它们的说明。
下面将说明本实施方式的处理。借助参考图6至8B，通过逐次解释进入口100、路口点200和出口300的各个例子，首先将说明发生在车辆设备和公路设备之间的信号交换中的基本信号的发送/接收(通信)的概况。
在下述说明中，当车辆设备和公路设备通信时若用车辆设备造成不满意通信时，车辆设备不能存储后面将说明的进入信息和路线信息。这样，判断出车辆设备工作不正常，并且初始化通信(即从第一进程进行设置)。
如图6中所示，在进入口100处公路设备发送连续波的询问信号(发送进程内容In1的通信1)直至收到来自车辆设备的响应信号。
当一个车辆设备接收该询问信号时，该车辆设备产生响应号1，该响应信号1给出用作为标识信息的文电鉴别1，以便为执行信号交换在车辆设备和公路设备之间进行相互识别。然后，车辆设备发送响应信号1(发送进程内容Tg1的通信2)。响应信号1的发送可通过把载波(所接收的询问信号)用ID代码(说明该车辆的识别代码)调制后得到的已调波作为响应信号实现。
当公路设备接收来自车辆设备的响应信号1时，该公路设备产生一个响应信号，该信号包含对车辆设备所发射文电鉴别1的响应及执行信号交换的公路设备的证明，例如由天线号构成的文电鉴别2。然后，该公路设备发送该响应信号(发送进程内In2的通信3)。
当车辆设备接收该响应信号(通信3)时，车辆设备判断包含在该响应信号内的文电鉴别2是否和已发送的文电鉴别1匹配。当文电鉴别2匹配时，车辆设备对公路设备发送的文电鉴别2产生响应信号2并且发送该响应信号(发送进程内容Tg2的通信4)。当车辆设备不接收响应信号(通信3)时，在经过一预定时间之后或经过一预定时间未接收到响应信号之后，车辆设备按预定的次数重复(再试)发送响应信号1。当按预定的次数重复发送之后仍来接收响应信号时，从头开始执行上述的处理。此外，在文电鉴别1不匹配及判断为否定的情况下，执行上述的处理以便按预定的次数重复(再试)发送。
当公路设备接收来自车辆设备的响应信号时，公路设备判断包含在响应信号里的文电鉴别2是否和已发送的文电鉴别2匹配。当文电鉴别2相匹配时，判断出车辆设备和公路设备互相识别。在此刻，实现信号交换，并且发送和进入口有关的数据1(发送进程内容In3的通信5)。
由公路设备发送的进入口的数据1包括表示该出入口是一个进入口的出入口信息、识别该进入口的出入口号、识别该发送天线的天线号以及年月日时分。
偶而，以和上述在车辆设备处执行的处理相同的方式，如果在预定的时间间隔过去之后已经重新尝试了预定次数(如三次)的信号发送，则在公路设备处可能重复信号接收处理。以这种方式，同样在公路设备处，公路设备等待预定的信号，并且处理是不中断的。
在车辆设备处数据1被接收，并且所接收的数据1被作为入口信息存储起来。车辆设备发送和车辆设备有关的数据2(发送进程内容Tg3的通信6)。
从车辆设备发送的数据2包括一个OK标志，该OK标志表示是否适当地完成对数据1的接收(例如，当接收为OK即适当地完成时设置标志，而当接收为NG即不好时复位该标志)。此外，数据2可能包括表示车辆牌照号、车辆类型和车轴数等的车辆信息。当完成数据2的发送时，信号交换取消。
当数据2由公路设备接收时(进程内容In4)，完成接收并且信号交换取消。然后，从进程内容In1开始重新执行各进程。
有这样的情况，即公路设备发送数据1但数据2未从车辆设备发送。为此，以和在车辆设备处执行的上述处理的相同方式，在预定的时间间隔过去之后可能以预定的次数重新尝试数据2的发送。
下面，参考图7说明路口点处的通信。路口点处的通信基本上类似图6中所说明的进入口处的通信，因此将省略相同部分的详细说明。如图7中所示，从公路设备发送由连续波构成的询问信号(发送进程内容Ck1的通信1)直至公路设备接收到来自车辆设备的响应信号。
当车辆设备接收到该询问信号时，该车辆设备生成把文电鉴别1用作识别信息的响应信号1。然后，该车辆设备发送响应信号1(发送进程内容Tg1的通信2)。
当公路设备接收到来自车辆设备的响应信号1时，公路设备产生一个响应信号，该信号包括对由车辆设备发送的文电鉴别1的响应和执行信号交换的公路设备的证明，例如由天线号构成的文电鉴别2的响应信号。然后，该公路设备发送响应信号1(发送进程内容Ck2的通信3)。
该车辆设备接收该响应信号。当包含在该响应信号里的文电鉴别1匹配时，该车辆设备对由该公路设备发送的文电鉴别2产生响应信号2并且发送响应信号2(发送进程内容Tg2的通信4)。
该公路设备接收来自该车辆设备的响应信号。当包含在该响应信号中的文电鉴别2匹配时，判断出该车辆设备和该公路设备彼此识别。在此刻，建立信号交换，并发送和路口点有关的数据1(发送进程内容Ck3的通信5)。
在路口点由公路设备发送的数据1包括表示该公路设备位于路口点的出入口信息、识别该路口点的出入口号(路线号等)、识别发送天线的天线号、车道号和年月日时分。
该车辆设备接收数据1并且把它存储为路线信息。进而，该车辆设备把和该车辆设备有关的数据2发送出去(发送进程内容Tg3的通信6)。
在路口点处由车辆设备发送的数据2包括表示是否适当地完成这次数据1的接收的OK标志(例如，当接收为OK即适当地完成时设置该标志，而当接收为NG即不好时复位该标志)、在进入口接收的进入信息、在其它路口点处接收的数据1的内容等等。
当该公路设备接收到数据2时(进程内容Ck4)，完成接收并且信号交换取消。然后，重新从进程内容Ck1开始执行处理。
下面将参考图8A和8B解释出口300处的通信。因为出口处的通信基本上是和上述说明的进入口处和路口点处的通信相同的，将省略对相同部分的详细说明。
如图8A和8B中所示出口处的公路设备发送由连续波构成的询问信号(发送进程内容Out1的通信1)直至公路设备收来自一个车辆设备的响应信号。
当车辆设备接收该询问信号时，该车辆设备产生把文电鉴别1作为识别信息的响应信号1。然后该车辆设备发送该响应信号1(发送进程内容Tg1的通信2)。
当该公路设备接收来自该车辆设备的响应信号1时，该公路设备产生一个响应信号，它包括对车辆设备所发送的文电鉴别1的响应以及执行信号交换的该公路设备的证明，例如由天线号构成的文电鉴别2。然后，该公路设备发送该响应信号(发送进程内容Out2的通信3)。
该车辆设备接收该响应信号。当包含在该响应信号之中的文电鉴别1匹配时，该车辆设备对该公路设备所发送的文电鉴别2产生响应信号2并且发送该响应信号2(发送进程内容Tg2的通信4)。
该公路设备接收来自该车辆设备的该响应信号。当包含在该响应信号中的文电鉴别2匹配时，判断出该车辆设备和该公路设备相互识别。在此刻建立信号交换，并且发送和进入口有关的数据1(发送进程内容Out3的通信5)。
在出口处公路设备发送的数据1包括表示该出入口是一个出口的出入口信息、识别该出口的出入口号、识别该发送天线的天线号以及年月日时分。
该车辆设备接收数据1并把它存储为退出信息。接着，该车辆设备发送和车辆设备有关的数据2(发送进程内容Tg3的通信6)。
在出口处车辆设备所发送的数据2包括表示是否适当地完成这次数据1的接收的OK标志、在进入口接收的进入信息、在路口头接收的路线信息、诸如车辆牌照号或车辆类型或车轴数等的车辆信息、表示卡的类型如现金卡或预付卡等的卡信息、以及卡号或该卡的余额信息。
该公路设备接收数据2并计算收费额(进程内容Out4)。接着该公路设备用“黑名单”检验卡号，该黑名单是事先读入的，它列举未经批准使用的卡的卡号以及不能付费的卡的卡号。当数据2中所包含的卡号列在黑名单上时，有可能难以收到交费。从而，作为一种不同的处理，可以输出一个操作信号以和未经许可的通行车辆照相系统350和人工收费系统323合作。
当完成进程内容Out4并且卡信息证实该卡可通过无线电通信自动地付费时，该公路设备发送数据3(发送进程内容Out5的通信7)。
由出口公路设备发送的数据3包括表示适当地完成这次数据2接收的OK标志、收费额和用黑名单的检验结果(当该卡号不在黑名单上时表示OK的一个标志)。
该车辆设备接收数据3，并且如果所使用的是预付卡，则从预付卡中减去由该公路设备发送的交费额。接着该车辆设备把数据3存储为收费信息并且发送表示该次收费已适当取出的数据4(发送进程内容Tg4的通信8)。
当该公路设备接收来自该车辆设备的数据4时，该公路设备将按后面所述的方式通过使用在通信6(进程内容Out6)中得到的进入信息和路线信息进行统计处理和工作不正常天线检测处理。然后，该公路设备判断是否有工作不正常的天线(进程内容Out7)。当判断出有工作不正常的天线时，该公路设备或者打印出或者向装有已检测出的工作不正常天线的出入口发送识别该天线的天线号。
当完成数据3的接收时，信号交换取消。并且，在进程内容Out7之后，重新从进程内容Out1开始执行处理。
下面将参考图9A和9B的流程图详细说明在出入口300进行的对应于处理内容Out7的用于工作不正常天线检测处理的统计处理。
在本实施方式中的天线不正常检测处理中，当通过一个出入口的车辆次数达到一预定数(在本实施方式中为100次)时，在出口300处为该出口的各个天线确定通信概率，通过把该确定的通信概率和预定的通信概率进行比较检测工作不正常的天线。
在下述解释中，出入口号n是一给定的出入口，其可能是进入口、出口或者是它们之间的任一出入口(1≤n≤N，其中N是出入口的总数)，天线号m是设置在出入口n处的一个天线(1≤m≤Mn，其中Mn是出入口号n处的天线数)，计数器值Cn是出入口号n处的计数值用于计算通信概率，而通信概率率Pnm是出入口号n处的各个天线的通信概率(出入口号n处的天线号m的通信概率)。
下表表示存储在本地控制器380中并被读出的各出入口号及各天线号的通信概率。
当处理进入上述的进程内容Out6时，本地控制器380开始图9A和9B中所示的统计处理。首先，在图9A的步骤100中，读出通信6中所得到的进入信息及路线信息里包含的出入口号n和天线号m。在其后的步骤102中，读出表中所读出出入口号n处的所有天线的通信概率Pnm，并读出计数器值Cn。请注意计数器值Cn的初始值被置为0。在步骤104，利用下面的公式(1)计算出入口n处各个天线的通信概率。 (其中k≠m)如公式(2)所示，在出入口号几处所有天线的通信概率的和为I。Pn1+Pn2+Pn3+…Pnm+…+PnMn＝1 …(2)从而假定公式2是在通过出入口号n的车辆达到100次时所确立的概率计算公式，在步骤104可这样执行计算，即如公式(1)所示，每当通过一辆车时和该车辆通信的天线的通信概率增加1/100而其它天线的通信概率分别减小1/100除以其其的天线数。公式(2)对应于每100次确定的平均值。
在之后的步骤106里，计数器数Cn递增1。在步骤108，通过判断是否Cn＝100判断从经过出入口n的车辆的进入信息或路线信息中计算通信概率的次数是否到达100如果计算还没有执行100次，该处理进入步骤126。
当Cn＝100并且对步骤108中判定的回答是肯定的时，在步骤110计数器Cn被复位(Cn＝0)以便对出入口n进行下一轮计算。在之后的步骤112中，为天线号m设置初始值。(在本实施例方式中，第一个天线的天线号为m＝1)。
在步骤114中，为已设定的天线号m设置基准值Snm。基准值Snm可能是当100辆车辆通过出入口n时天线号m的预定标准通信概率，或者可能是对100辆通过车辆的以前处理中所确定的出入口n的天线号m的通信概率。如果把上次确定的通信概率用作为基准值，则已经进行过下面将说明的工作不正常天线的检测，从而要去掉这次处理中的重复检测。
在步骤116，通过使用下面的公式(3)计算利用基准值设定的天线号m的下限值MINnm和上限值MAXnm。 其中D一个天线的允许次数。
图10A表示多个天线和通信概率之间关系的一个例子，这些概率在设有5个天线的出入口n处是标准的。如可从图形中理解的那样，设定了已设置天线号m的基准值Snm，并且还设定了天线m的上限值和下限值MINnm、MAXnm。
在接着的步骤118中，通过判断是否MINnm＜Pnm＜MAXnm，判断已计算的通信概率Pnm是否落在允许范围内。当Pnm≥MAXnm或者当如图10B中所示的情况那样MINnm≥Pnm时，步骤118中的判定是否定的，并且在步骤122中作出NG(不好)的判断。另一方面，如果通信概率Pnm落入允许范围内，步骤118中的判定是肯定的，并且在步骤120作出OK判断。
在之后的步骤124中，通过判断计数器数是否是出入口n的最大天线号，判断是否对出入口n处所有的天线都完成上述的处理。当判断是否定的时，进程返回到步骤114，并且重复上述的处理直到为所有的天线完成处理为止。另一方面，如果步骤124中的判断是肯定的，进程进入步骤126。
在步骤126，通过判断在通信6中获得的进入信息和路线信息是否包括其它的出入口号对是否完成所有出入口的计算作出判断。在进入信息和路线信息包括其它出入口号的情况下，步骤126中的判断是否定的。进程返回步骤100，并重复上述的处理。另一方面，如果没有其它的出入口号n，步骤126中的判断是肯定的，并终止该程序。
以这种方式，对每个出入口的每个天线作出该天线是否工作不正常的判断。其天线号判断为NG(不好的)的天线可以被检测为工作不正常的天线。检测出的不正常天线由输出设备390报告。这种报告可以通过打印机打印通知操作员或者通过调制解调设备自动地通知相应的出入口或出入口的管理设备来实现。
如上面所述，在本实施方式里，通过对存储在车辆设备里的表示公路设备的天线信息的统计处理可以周期性地检测公路设备的工作不正常天线。从而，可以一直监视公路设备的状态。因此，可以在早期对工作不正常的天线进行检查和维修，并且可以保持满意的通信。
用于检测工作不正常天线的统计处理可以通过改变公路设备的算法来实现。因此，不必对车辆设备增加新的算法。此外，上述的处理可以仅通过对公路设备和车辆设备之间通信所使用的信息增加天线号来实现。从而，设备的结构是不复杂的，并且可以通过采用常规设备实现不昂贵的结构。并且，由于不会因增加该算法而造成故障、缺陷等，从而不会降低可靠性。
因为可以通过车辆设备所接收的信息检测工作不正常的天线，不需要为检测工作不正常的天线而对各个公路设备进行巡视或周期性地检查。这样，可以提高工作效率和运行效率。
上述实施方式包括与天线有关的说明。但是，本发明可以类似地应用于包括天线以及控制该天线的天线控制设备的天线设备。此外，一种类型的工作不正常是不能够通信。在一个天线不能通信的情况下，例如，可以事先设置一个通信概率的下限值，并且其值低于该下限值的天线可以被检测为工作不正常天线。
下面将说明第二实施方式。在上述第一实施方式中，在出口处检测安装在进入口处和路口点处的天线工作的不正常。但是，在第二实施方式中，可以在进入口处之后的任一出入口处检测该出入口之前的各出入口处的工作不正常天线。由于第二实施方式的结构基本类似于第一实施方式的结构，用相同的参考数表示相同的结构并且省略对它们的说明。此外，为了简化说明，将对一个代表性的情况作出解释，在这个情况中和本实施方式中的车辆设备30通信的公路设备是一个设置在出口300处的公路设备，该公路设备由收费站天线342和收费站天线控制设备332A构成它们被指定为与行驶在车道302上的车辆相互发送和接收无线电波。
如图11中所示，和收费站天线342连接的收费站天线控制设备332A装有包含着微计算机的信号处理电路12。用于存储第一实施方式中所说明的表的表存储器13和本实施方式的信号处理电路12连接。此外，诸如打印设备或用于和电话线等连接的调制解调设备的输出设备390直接和本实施方式的信号处理电路12连接。在该信号处理电路12中存储着在第一实施方式中已作过说明的用于实现不正常天线检测处理(图9A和9B)的一个程序。
在出口处的其它天线的结构是和上面所说明的结构相同的，从而省略对它的说明。在路口点200处的各个天线及天线控制设备的结构同样也和上面所说明的结构相同，对它的说明同样也省略掉。
在第二实施方式中，可为各个天线控制设备进行工作不正常天线检测处理。从而不会在到达出口之前一直以无用状态保存与天线有关的并存储在车辆设备里的信息，并且可把该信息应用在管理该车辆所经过的路口点处或出口处一个天线的天线控制设备上。因此，可以早期在一个较近的出入口处检工作不正常的天线。从而可以在早期进行工作不正常天线的检查和维修，并保持满意的通信。
为了在一个路口点检测工作不正常的天线，可以把图8B中所示的在出口处的进程Out6、Out7应用到图7中所示的路口点处的进程Ck4中。
在上述实施方式中，所有出入口处的所有天线的通信概率被存府在一张表中。但是，根据这种结构，存储量变大，并且相应地增加了成本。并且，计算时间也增加了。为了消除这种存储量的增加，可以减少用表保存的出入口的数量。例如，在一个具有出入口号n的给定出入口处，只存储和预定数量的出入口的天线集有关的信息是足够的，比如具有出入口号(n-1)和(n+1)的最接近出入口的天线的有关信息。以这种方式，存储量可以变小并且计算时间可以缩短。进而，由于检测出的工作不正常天线位于靠近检测工作不正常天线的出入口的出入口，可以在早期实施工作不正常天线的检查和维修。
在上述实施方式中，通过把多个天线重叠地设置在单个通信区域中，即使检测出一个天线是工作不正常的，有可能通过其它指定到该通信区域的天线进行通信。从而，即使正在对一个工作不正常的天线进行检查和维修，也不需要关闭该通信区域(系统停用)，而是仍可使用。
此外，在上述的实施方式中，表示车轮动作的动作信息可以包括在从车辆设备发送到公路设备的数据时，以便查明掉在公路上的物体或确定公路状况。动作信息可能包括表示转向中的变化如突然操纵转向轮的信息，或者可能包括与公路表面有关的如打滑等的信息。在这种情况下，如图12中所示，车辆设备30的结构使得G传感器58A及ABS控制器58B和信号处理电路46连接，其中G传感器58A检测公路水平面上的落下物并检测诸如突然操纵转向轮的转向，而ABS控制器58B检测滑率。在车辆设备里，来自G传感器58A的信号以及来自ABS控制器58B的信号是动作信息并且和位置信息一起得到存储，该位置信息是所经过的最近的出入口的出入口号或者是该位置两侧中一个出入口的出入口号。在路口点处和出口处发送作为数据的动作信息和位置信息。从由车辆设备发送的动作信息和位置信息中，公路设备检测为避免掉落的物体而产生的驾驶盘的突然性操纵、由公路路面上的掉落物引起的G中的变化、因雨雪等造成的滑率的变化，并且公路设备从位置信息中检测位置。以这种方式，公路设备可以确定公路状况，并且可以在早期采取适当的措施或发出通知。
通过检测悬浮的变化率通过检测转向角、转向角速度和转向角加速度或者通过偏航率传感器检测偏航率，可以得到其它动作信息。
权利要求
1.一种用于在多个公路设备和一个车辆通信设备之间进行通信的公路/车辆通信方法，这些公路设备在各个出入口处带有多个公路天线设备，而该车辆设备安装在一辆车辆上并且通过无线电波和这些公路设备互相发送和接收信息，该公路/车辆通信方法包括下述步骤(a)当该车通过第一出入口时，该车辆通信设备接收由该第一出入口的一个公路天线设备发送的有关该第一出入口的出入口信息，并且在第二出入口处该车辆通信设备发送该已接收的出入口信息；(b)该第二出入口接收来自多个车辆通信设备的出入口信息，并且当所接收的对应于该第一出入口的出入口信息数达到一预定数时为该第一出入口的各个天线设备计算通信概率；并且(c)为各个公路天线设备对其通信概率和预定的基准值进行比较，并且把通信概率与该预定基准值之间的差值超过预定值的一个公路天线设备检测为一个工作不正常的公路天线设备。
2.按照权利要求1的公路/车辆通信方法，其中该出入口信息包括规定该第一出入口的哪个公路天线设备发送该出入口信息的第一信息。
3.按照权利要求2的公路/车辆通信方法，其中该第一信息是一个天线号，并且该第一出入口的各个公路天线设备赋有各自不同的天线号。
4.按照权利要求1的公路/车辆通信方法，其中该基准值是为该第一出入口的各个公路天线设备预先设置的一个通信概率。
5.按照权利要求4的公路/车辆通信方法，其中预先设置的该通信概率是按表格式存储的。
6.按照权利要求1的公路/车辆通信方法，其中该工作不正常的公路天线设备是一个不可能通信的并且该预定值是一个下限值的公路天线设备。
7.按照权利要求1的公路/车辆通信方法，其中该公路天线设备包括一个天线和一个控制该天线的天线控制设备。
8.按照权利要求1的公路/车辆通信方法，进而包括步骤(d)当在所述步骤(c)中检测出一个工作不正常公路天线时，输出通知已检测出一个工作不正常的公路天线的信息。
9.一种用于在多个公路设备和一个车辆通信设备之间进行通信的公路/车辆通信设备，这些公路设备在各个出入口处带有多个公路天线，而该车辆通信设备安装在一辆车辆上并且通过无线电波和这些公路设备相互发送和接收信息，其中该车辆通信设备包括存储装置，用于存储出入口信息，该出入口信息是当该车辆通过第一出入口时接收的并且是由该第一出入口的一个公路天线设备发送的，该出入口信息和该第一出入口有关；以及发送装置，用于在第二出入口处发送所存储的出入口信息，而该公路设备包括路边接收装置，用于在该第二出入口处接收来自多个车辆通信设备的出入口信息；通信概率计算装置，用于当所接收的对应于该第一出入口的出入口信息数达到一预定数时为该第一出入口的各个公路天线设备计算通信概率；比较装置，用于为各个公路天线设备进行其通信概率和一预定基准值之间的比较；以及检测装置，用于把一个通信概率和该预定基准值之间的差超出一预定值的公路天线设备检测为一个工作不正常的公路天线设备。
10.按照权利要求9的公路/车辆通信设备，其中该公路设备进而包括输出装置，用于当所述检测装置把一个公路天线设备检测为一个工作不正常的公路天线设备时输出包括表示该公路天线设备已被检测成成为一个工作不正常公路天线设备的信息的信息。
11.按照权利要求9的公路/车辆通信设备，其中该公路天线设备包括一个天线和一个控制该天线的天线控制设备。
12.按照权利要求9的公路/车辆通信设备，其中该出入口信息包括规定该第一出入口的哪个公路天线设备发送该出入口信息的第一信息。
13.按照权利要求12的公路/车辆通信设备，其中该第一信息是一个天线号，并且该第一出入口的各个公路天线设备赋有各自不同的天线号。
14.按照权利要求9的公路/车辆通信设备，其中该公路设备进而包括第二存储装置，用于存储该基准值，并且该基准值是预先为该第一出入口的各个公路天线设备设定的一个通信概率。
15.按照权利要求14的公路/车辆通信设备，其中该预先设定的通信概率以表格式存储在所述第二存储装置里。
16.按照权利要求9的公路/车辆通信设备，其中该工作不正常的公路天线设备是一个不可能进行通信的并且该预定值是一个下限值的公路天线设备。
17.按照权利要求16的公路/车辆通信设备，其中该公路天线设备包括一个天线和一个控制该天线的天线控制设备。
全文摘要
一种用于在多个公路设备和一个车辆通信设备之间进行通信的公路/车辆通信方法，包括步骤当车辆通过第一出入口时，车辆通信设备接收与第一出入口有关的出入口信息，并且在第二出入口处该设备发送该信息；当所接收的对应于第一出入口的信息数达到预定数时第二出入口计算第一出入口各天线设备的通信概率并把该通信概率与预定基准值进行比较，以便检测出工作不正常的公路天线设备。
文档编号H04B7/06GK1137728SQ9610546
公开日1996年12月11日 申请日期1996年4月25日 优先权日1995年4月28日
发明者林宏直 申请人:丰田自动车株式会社