CN1214489A - 无线自动识别终端的自动唤醒装置和通信方法 - Google Patents

Abstract

一种提供在电子收费系统中安装在车辆上的无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法。包括在车辆上的终端响应于各种模式被自动唤醒。该自动唤醒装置包括响应第一模式的电路,当唤醒区和通信区被分开放置时,该电路发射具有与通信频率不同的唤醒信号到唤醒区,和响应于第二模式的电路,该电路交替地发射用于通信的数据和用于唤醒终端的数据到通信区,以便不需要区分通信区和唤醒区地唤醒车辆终端。

Description

无线自动识别终端的自动 唤醒装置和通信方法

本发明涉及一种无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法。更具体地讲，本发明涉及无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法，其中无线自动识别终端响应于电子收费系统车辆中的终端的各种唤醒模式进行唤醒。

近来，人们已经提出了一种电子收费系统(ETCS)，该系统可以减少工作人员和用于在高速公路上收取通行费所需的时间，以便调整交通流量。

一般来说，ETCS使用一种通信信标器，该通信信标器发送无线信号到一个车辆必须通过的通信区。该车辆包括无线自动识别终端，当车辆通过该通信区时，该终端响应经通信信标器发送的引导信号(pulling signal)，以便自动正确地进行相应收费。

大多数车辆终端包括电池，该终端在平时，即当车辆不靠近收费站时，工作在睡眠模式。当车辆接近通信信标器时，车辆终端被唤醒并随后在与通信信标器通信后返回到睡眠模式。

在这样的系统中利用两种不同的唤醒安排，在第一种安排中，唤醒信标器与通信信标器分离配置，而且两个信标发送不同的频率。这种安排具有缺点，即如果该车辆停在唤醒区和通信区之间的边界地带超过一个时间周期，(例如由于交通阻塞)，则终端与信标之间的的通信被中断，和该车辆终端返回到睡眠模式。

第二种安排不使用分离的信标，反而通信数据和唤醒数据是来自相同信标而分离地和不同地编码和发送。然而，这种安排具有缺点，即当车辆以高速行驶和通信区太宽时，大量车辆终端可以同时在通信区，这样会干扰正常通信。

因此，存在一种开发用于无线自动识别终端的自动唤醒装置和消除上述问题的相关的通信方法的需求。

因此，本发明提出基本上克服上述一个或多个问题、限制和缺点的无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法。

本发明的目的是提供一种用于无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法，其中处于正常模式的车辆终端响应于这里描述的两种唤醒方法的任何一种都可以被唤醒，和其中在睡眠模式中的车辆终端在通过唤醒区后可以被再次唤醒。

为了实现本发明的目的，提供一种用于无线自动识别终端的自动唤醒装置，该装置包括：用于拾取无线信号的天线；用于滤波由天线拾取的无线信号的带通滤波器，该无线信号具有对应于唤醒信号的频带的频率；用于平滑已通过带通滤波器的信号的第一低通滤波器，以便产生平均直流电平；用于由第一低通滤波器获得的信号电平与预定参考电平进行比较的第一比较器，确定是否它是唤醒信号，和用于产生相应的结果；当由天线放大时，用于检测唤醒数据的直流电平的第二低通滤波器；用于比较由第二低通滤波器检测的唤醒数据的直流电平与预定参考电平的第二比较器，确定是否它是唤醒信号；用于控制车辆终端的整个操作的CPU，该CPU通常处于睡眠模式；当第一比较器或第二比较器检测到正常唤醒信号时唤醒该CPU的唤醒控制器；功率开关，在CPU唤醒后在CPU的控制下功率开关被接通，提供电源到车辆终端的其它各个部分。

为了实现本发明的各个目的，还提供了一个利用该无线自动识别终端的通信方法。按照该方法，一个通信区位于车道的一个预定区域中，和将一个引导信号发送到该通信区，当包含在车辆中的无线自动识别终端通过该通信区响应于该引导信号时，处理涉及收费的无线信号。然后执行收费事宜。该方法包括在引导信号发送后等待预定时间周期的步骤；和然后当在该等待时间内该无线自动识别终端没有响应引导信号时，发送无线信号一个预定时间周期以唤醒该终端的步骤。

应当理解为，上面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性和说明性的，并试图进一步对所要求保护的本发明进行说明。

当通过结合各附图参照下面的详细描述后本发明的更为完整的评价和其许多附带的优点将变得显而易见，各个附图中以相同的标号表示相同的部件，其中：

图1是概略地表示用于ETCS的车道侧设备的结构的图；

图2是按照本发明的无线自动识别终端的自动唤醒装置的方框图；

图3是表示按照本发明的利用无线自动识别终端的通信方法的流程图。

现在将详细参照本发明的在附图中以例子的方式予以说明的优选实施例。

图1概略地说明用于ETCS的车道侧设备的结构的图。参照图1，高架1设置在车道4的上方，和具有发送无线信号到车道4的一个特定区域(下文被称为通信区5)的通信信标器2。一个车辆包括有与通信信标器2进行无线通信的无线自动识别终端(下文被称为车辆终端)。利用通信信标器2按预定周期发送引导信号到通信区5，当车辆通过通信区5时，车辆响应于这个引导信号，以便自动进行相应的收费。

通信信标器2仅向着一个预定点。因此，包含电池的车辆终端在一般时间工作在睡眠模式，但是当它们接近通信信标器2时被唤醒，在与通信信标器2通信后再返回睡眠模式，从而降低电池功率的消耗。唤醒信标器3与通信信标器2相分离地被配置在高架1，发送具有与通信信号不同频率的唤醒信号到在通信区5之前的唤醒区6，因此，在车辆终端到达通信区5之前就唤醒车辆终端。但是，利用这种唤醒方法，当车辆终端停在唤醒区和通信区之间的边界一段延长的时间时(例如，由于交通阻塞)，车辆终端则返回到睡眠模式，从而车辆终端和通信信标器之间的通信不能进行。进而，当唤醒信标器的发送天线出毛病时，通信则不能进行。

还有另外一种不利用分别的唤醒信标器和建立唤醒区的车辆终端唤醒方法。在这种方法中，用于通信的数据和用于唤醒的数据被以不同的方式编码，和被相同的通信信标器发送到通信区。利用执行与高速行驶的车辆无线通信的诸如ETCS之类的系统，当通信区太宽时，在通信区中存在大量的车辆终端，和这样干扰了正常的通信。为了避免这种情况，通信区被限制在大约五平方米。由于排除了唤醒的时间，这样减少了要求的用于收费进行通信的时间。就车辆终端而言，仅响应于上述两种方法之一的唤醒装置在采用其它方法的系统中是不能唤醒的，所以不能进行通信。

图2是按照本发明的无线自动识别终端的自动唤醒装置的方框图。参照图2，按照本发明的无线自动识别终端的自动唤醒装置包括一个响应于一种模式(下文称为第一模式)的电路，当唤醒区和通信区被分开放置时，该电路发送一个与通信频率不同的频率的唤醒信号到唤醒区；和响应于另外一种模式(下文称为第二模式)的电路，该电路交替地发送用于通信的数据和用于唤醒的数据到通信区唤醒车辆终端，并不彼此区别通信区和唤醒区。

响应于第一模式的电路包括：拾取无线信号的天线10；用于放大无线信号到可以进行处理的电平的放大器12；用于滤波由放大器12放大的无线信号以获得具有对应于唤醒信号频带的频率的信号的带通滤波器14；用于平滑已经通过带通滤波器14的信号，产生平均直流(DC)电平的低通滤波器16；用于比较来自滤波器16的信号的平均DC电平与预定参考电平(V_ref1)以便确定该信号是否是唤醒信号并产生一个相应的结果的第一比较器18；和在一般时间的睡眠模式中备用和控制整个车辆终端的操作的CPU26；当第一比较器18检测到正常唤醒信号时，用于唤醒CPU26的唤醒控制器24；和在CPU26被唤醒后在CPU26的控制下接通的电源开关(未示出)，提供电源到车辆终端的其他各个部分。响应于第二模式的电路包括：用于滤波由天线10拾取和由放大器14放大的信号以检测唤醒数据DC电平的低通滤波器20；用于比较由低通滤波器20检测的唤醒数据DC电平与预定参考电平(V_ref2)确定其是否是一个唤醒信号的第二比较器；唤醒控制器24；CPU26和电源开关(未示出)。

现在就解释按照本发明的无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法的操作。图3是表示利用按照本发明的利用无线自动识别终端的通信方法的流程图。在第一模式中，具有与通信频率不同的唤醒频率的唤醒信号被发射，以便唤醒车辆终端。唤醒信标器3连续地发射具有特定占空比的编码信号到唤醒区6。当车辆终端到达唤醒区6时，其终端的天线10拾取从唤醒信标器3发射的唤醒信号。然后这个信号被放大器12放大到一个预定电平。被放大的信号包含通信信号和噪声，以及唤醒信号。带通滤波器14滤波经放大的信号，获得对应于唤醒信号的频率分量的信号。而后，低通滤波器16综合该唤醒信号，产生平均DC电平，利用第一比较器18将该电平与一个预定参考电平(V_ref1)进行比较，以便确定该信号是否是唤醒信号。当是唤醒信号时，唤醒控制器24控制一直处于睡眠模式备用的CPU26和电源开关(未示出)，提供电源到通信电路和车辆终端的显示电路，允许在通信区5执行通信。

在第二模式情况下，仅当车辆到达通信区5时，车辆终端才被唤醒。对第一模式，当车辆在通信区5和唤醒区6之间的边界停一段长的时间时，该车辆终端可能返回到睡眠模式。即使在这种情况下，如果车辆到达通信区5该车辆终端还可以被唤醒。这将参照图3在下面更详细地进行描述。

在步骤S10通信信标器2在通信区5引导该车辆。在步骤S12等待来自车辆终端的响应一段时间t1的预定周期，和然后在步骤S14确定是否存在来自车辆终端的响应。如果未被唤醒，则车辆终端不能在步骤S14响应通信信标器。在这种情况下，在步骤S16通信信标器2在预定时间周期t2发送唤醒的数据到通信区5唤醒车辆终端，和然后返回步骤S10。当车辆终端已经处于唤醒状态，使得它可以响应步骤S14，通过步骤S18和S20执行通信，进行收费。

对于本专业的技术人员显而易而，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明的无线自动识别终端的自动唤醒装置和利用该终端的通信方法作出各种修改和改变。例如，本发明的装置被用于提供交通信息以及ETCS的系统中。

按照本发明，处于睡眠模式的车辆终端可以响应各种唤醒方法进行唤醒。再有，可能唤醒在通过唤醒区后返回睡眠模式的车辆终端。

Claims (12)

1．一种无线自动识别终端的自动唤醒装置，包括：

天线，用于拾取无线信号；

带通滤波器，用于从由所述的天线拾取的无线信号中滤波具有对应于唤醒信号的频带的频率的信号和产生一个带通输出信号；

第一低通滤波器，用于平滑所述的带通输出信号以获得对应于一个平均直流电流(DC)电平信号的信号电平；

第一比较器，用于比较由所述的第一低通滤波器获得的信号电平与一个预定参考电平，确定是否该信号是所述的唤醒信号，产生一个相应的结果；

第二低通滤波器，用于从由所述的天线拾取的无线信号中检测唤醒数据的直流电平；

第二比较器，用于比较由所述的第二低通滤波器检测的唤醒数据的所述的直流电平与一个预定参考电平，确定是否它是唤醒信号；

中央处理单元(CPU)，用于控制所述的无线自动识别终端的整个操作，所述CPU通常处于睡眠模式；

唤醒控制器，用于当所述的第一比较器和第二比较器之一检测到所述的唤醒信号时唤醒所述的CPU；和

电源开关，当唤醒所述的CPU后在所述的CPU的控制下接通，以提供电源到所述的无线自动识别终端的其它部分。

2．如权利要求1所述的装置，还包括连接在所述的天线和所述的带通滤波器之间的放大器，用于在进行所述的带通滤波前放大由所述天线拾取的所述的无线信号。

3．一种利用安装在车辆中的无线自动识别终端的通信方法，其中通信区位于车道的一个预定区域，一个引导信号被发射到该通信区，当安装在所述的车辆上的所述的无线自动识别终端当车辆通过所述的通信区时响应于该引导信号时，处理相关于收费的无线信号，以便执行收费，该方法包括以下步骤：

在所述的引导信号发射后等待一个预定的时间周期；和

当在一个用于等待的预定时间周期，安装在车辆上的所述的终端没有响应该引导信号时，在一个预定时间周期发射用于唤醒安装在所述的车辆上的所述的终端的无线信号。

4．一种无线自动识别终端的自动唤醒装置，包括：

天线，用于拾取无线信号；

第一电路装置，用于接收和处理由所述天线装置拾取的所述无线信号，和用于区别具有第一频率的唤醒信号和具有第二频率的通信信号之间的差别，以便产生指示接收到所述的唤醒信号的第一输出信号；

第二电路装置，用于接收和处理由所述天线装置拾取的所述的无线信号，区别交替地发射的用于唤醒所述的终端的数据和用于通信的数据，和产生指示接收到唤醒所述的终端的所述数据的信号的第二个一半；和

唤醒装置，响应于分别来自所述的第一电路装置和所述的第二电路装置的所述第一输出信号和所述的第二输出信号之一的接收，用于从睡眠模式变换该终端到唤醒模式。

5．如权利要求4所述的装置，其中所述第一电路装置包括用于接收和滤波由所述天线装置拾取的所述的无线信号的滤波器装置，以便获得一个信号电平，和比较由滤波器装置获得的所述的信号电平与预定参考电平的比较器，以检测所述的唤醒信号的接收。

6．如权利要求5所述的装置，其中所述滤波器装置包括用于滤波由所述天线装置拾取的所述的无线信号的带通滤波器，以便获得具有对应于所述的唤醒信号的频带的频率的信号和产生一个带通输出信号，和用于平滑所述的带通输出信号，获得对应于一个平均直流电平信号的信号电平的低通滤波器。

7．如权利要求4所述的装置，其中所述的第二电路装置包括用于滤波由所述的天线装置拾取的所述的无线信号的滤波器装置，以检测用于唤醒所述终端的数据的信号电平，和用于比较由所述低通滤波器检测的所述的信号电平与预定参考电平以检测所述的唤醒信号的第二比较器。

8．如权利要求4所述的装置，其中所述唤醒装置包括用于控制所述终端的整个操作的中央处理单元，该中央处理单元通常处于睡眠模式，和用于当所述的第一电路装置和第二电路装置之一检测到所述的唤醒信号时唤醒所述的中央处理单元的唤醒控制器。

9．如权利要求4所述的装置，还包括一方面连接在所述天线装置和另一方面连接在所述第一和第二电路装置的放大器装置，用于在提供到所述的第一和第二电路装置前放大由所述天线装置拾取的所述的无线信号。

10．一种利用安装在车辆上的无线自动识别终端的通信方法，其中一个通信区位于所述的车辆通过的车道的一个预定区域，该方法包括以下步骤：

发射引导信号到所述的通信区；

在发射所述的引导信号后等待一个预定的时间周期；

确定是否存在由安装在所述的车辆上的所述终端对所述的引导信号的响应；和

当没有来自安装在所述的车辆上的所述终端对所述的引导信号的响应时，发射一个无线信号以唤醒安装在所述的车辆上的所述终端一段预定的时间周期。

11．如权利要求10所述的方法，还包括当存在来自安装在所述的车辆上所述终端的对所述的引导信号的响应时，开始通信的步骤。

12．如权利要求11所述的方法，还包括在通信开始后确定是否收费已经完成；和

当收费完成时，与车辆进行通信的步骤。

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