CN100437658C - 用于检测移动物体的位置信息的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于检测移动物体的位置信息的设备。该设备包括：发射应答机、通信模块和读取器。发射应答机安装在道路的预定位置上并存储与安装位置相关联的位置信息。通信模块安装在移动物体上，向道路表面发射RF(无线电频率)信号，并使用RF信号从最近的发射应答机接收与发射应答机的安装位置相关联的位置信息。读取器从通信模块接收与发射应答机的安装位置相关联的位置信息，并读取移动物体的当前位置。该设备使得所检测的位置信息之间的数据误差最小化。安装在道路上的发射应答机是由从外部装置接收的RF信号驱动的，因而延长了发射应答机的寿命。本设备使得OAM(操作、管理、和维护)的成本最小化。

Description

用于检测移动物体的位置信息的设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测移动物体的位置信息的设备，特别涉及一种用于检测移动物体的位置信息的设备，其在道路预定位置上安装用于存储位置信息的装置，并且利用RF(无线电频率)控制移动物体以从存储在该装置中的信息读取它当前的位置信息，因而检测到移动物体的正确的位置信息。

背景技术

具有代表性的各种移动物体(例如船只、飞机、以及车辆等)都包括导航系统，该导航系统用于确定该移动物体的当前位置以及通知该移动物体的驾驶员从当前位置到目的地之间的最佳路径。导航系统使用GPS(全球定位系统)确定移动物体的当前位置。

GPS是全球定位系统的缩写，它使用在大约20183km高度的地球轨道上的24颗人造卫星来检测移动物体的当前位置信息。更详细地讲，如果从卫星发送的、识别相应移动物体的正确位置的电波(例如GPS信号)被发送到安装在观测点的GPS接收机，则GPS接收机自适应以计算接收电波所需的时间，从而计算观测点的当前位置。

因此，现有导航系统把GPS感测器安装在移动物体的预定位置上，控制GPS感测器来分析从四个以上的卫星接收到的GPS信号，并因而确定移动物体的当前位置。

从GPS接收数据不可避免地包括电离层误差、卫星误差、以及多路径反射误差。如果一个具有GPS感测器的移动物体(例如行驶的车辆)经过诸如巨大/高耸的建筑区、靠近路旁树林的区域、或隧道等多种道路环境，则它将不能接收到GPS信号，这意味着现有导航系统不能向驾驶员通知正确的位置信息。

为了解决这一缺陷，现有的导航系统还包括诸如DR(Dead Reckoning，航位推算)感测器等的特定装置，所述DR用于使用移动物体的先前位置信息来检测特定移动物体的相对位置信息和行进方向信息。然而，这样的现有导航系统仍存在缺陷，那就是DR感测器不可避免地包括各种错误，譬如初始定位错误和转换因数错误。

发明内容

因此，本发明就是考虑到以上问题而做出的，本发明的一个目的是提供一种用于检测移动物体的位置信息以使错误最小化的设备。

本发明的另一个目的是提供一种用于检测移动物体的位置信息以使OAM(操作、管理、和维护)成本最小化的设备。

本发明的另一个目的是提供一种用于检测移动物体的位置信息的设备，其在道路预定位置安装用于存储位置信息的装置，并且利用RF(无线电频率)控制移动物体从存储在装置中的信息读取它当前的位置信息，因而检测该移动物体的正确的位置信息。

本发明的另一个目的是提供一种用于检测移动物体的位置信息的设备，其在道路和移动物体的预定位置上安装了多个使用RF信号交换数据的小型装置，并且一旦从能彼此互操作的小型装置接收到数据，就检测移动物体的位置信息。

根据本发明，可以通过提供一种用于检测移动物体的位置信息的设备来实现以上及其它目的，所述设备包括：发射应答机，安装在道路的预定位置上，用于存储与安装位置相关联的位置信息；通信模块，安装在移动物体上，用于向道路表面发射RF(无线电频率)信号，并使用RF信号从相距移动物体预定距离的发射应答机接收与发射应答机的安装位置相关联的位置信息；以及读取器，用于从通信模块接收与发射应答机安装位置相关联的位置信息，并读出移动物体的当前位置。

附图说明

通过结合附图在以下进行详细地描述，本发明的上述和其它目的、特征和其它优点将会更加清楚明了，其中：

图1是说明根据本发明优选实施例的用于检测移动物体的位置信息的设备的框图；

图2是说明根据本发明优选实施例的发射应答机的框图；

图3是说明根据本发明优选实施例的用于存储移动物体的位置信息的数据结构的示例图；

图4是说明根据本发明优选实施例的安装在道路上的发射应答机的示例图；

图5是说明根据本发明优选实施例的RF通信模块和读取器的详细框图；

图6是说明根据本发明优选实施例的包括RF通信模块的移动车辆的示例图；

图7是说明根据本发明优选实施例的包括图2和图5中所示的设备的移动车辆的使用的例子；

图8是说明用于控制图2和图5所示的设备以接收移动物体的位置信息并处理接收的位置信息的方法的流程图。

具体实施方式

现在将结合附图对本发明的优选实施例进行详细地说明。在附图中，相同或相似的元件使用相同的附图标记表示，即使是在不同的附图中描述它们。在下面描述中，当可能造成本发明的主题不清楚时，将省略对包含在此的已知功能和构造的详细描述。

图1是说明根据本发明优选实施例的用于检测移动物体的位置信息的设备的框图。参照图1，用于检测移动物体的位置信息的设备包括：发射应答机100、RF通信模块200、和读取器300。

发射应答机100安装在道路的预定位置上，并存储相应道路位置的位置信息。最好将发射应答机以预定的间隔安装在各交通路线的中央。

可以采用RFID(无线电频率识别符)芯片来作为这样的发射应答机。由从读取器接收的电波信号驱动的RFID芯片在存储器中存储预定信息，或读取预先存储在存储器中的信息。这样的RFID芯片具有以下特性。

第一，RFID芯片使用便利，在高速下同时识别多个标识信息，并因此减少了整个数据识别时间。第二，因为RFID芯片具有很长的感测距离，它可以方便地应用于各种系统特性和环境并且还有宽带应用范围。第三，因为RFID芯片是以非接触式的方式制作(fabricated)的，所以它不会由于读取器的故障而产生错误，因而有很长的寿命并且更容易OAM(操作、维护和管理)。第四，因为不可能在RFID芯片中伪造数据，所以数据是安全的。第五，RFID芯片能够容易并且简单地制造扩展的系统。第六，RFID芯片能识别双向数据。

由于各种原因，逐渐开发了具有以上特性的RFID芯片，例如，用于多种物品的每一种的小量生产的工序自动化，物质分配成本的降低，有效的材料管理，人力资源的减少，为消费者的便利供应，消费者管理信息的重要性，等等。

根据与读取器通信的通信媒介的类型，RFID芯片被分为电感耦合RFID芯片和电磁波RFID芯片。电感耦合RFID芯片经线圈天线(coil antenna)与读取器通信，并且被应用到在短距离使用的RFID系统，例如在1m以内。电磁波RFI D芯片经高频天线与读取器通信，并且适用于中程或远程RFID系统。

电感耦合RFID芯片是手动的(manually driven)。就是说，操作RFID微芯片所需的所有能量是由读取器提供的。读取器的天线线圈输出的信号对周围区域的环境有很强的抗干扰力，并产生电磁场。如果从读取器发出的电磁场，在与读取器稍微分开的RFID芯片的天线线圈里部分地产生感应电压，感应电压被整流并且整流的电压被调整为用于RFID微芯片的能量源。本发明优先地使用电感耦合RFID芯片。

RF通信模块200被安装在移动物体的预定位置上，使用自生的RF来驱动与移动物体相隔预定距离(例如，几米)的发射应答机100，读取存储在发射应答机100的存储器中的数据，并因此发送移动物体相应的位置信息给读取器300。最好是将RF通信模块200安装在移动物体的下部，以便RF通信模块200面对道路表面，来与安装在道路预定位置的发射应答机100通信。

读取器300一旦从RF通信模块200接收位置信息，就读取移动物体的当前位置信息。读取器300将读取的位置信息发送给外部装置。外部装置比较移动物体的在前的位置信息和移动物体的当前位置信息，并计算几个发射应答机100之间的距离。外部装置比较在前的位置信息的读取时刻和当前位置信息的读取时刻，计算移动物体，譬如移动车辆的行进时间，并且一旦接收到计算的行进时间和距离信息，就计算移动物体的移动速度和移动物体在每个方向上的速度信息。

图2是说明根据本发明优选实施例的发射应答机100的框图。参照图2，发射应答机100包括：RF块110、控制器120、和EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)130。RF块110从RF通信模块200接收产生的RF信号，将接收到的RF信号发送给控制器120，并将来自控制器120的数据发送给RF通信模块200。控制器120由从RF块110接收的RF信号驱动，并且将存储在EEPROM中的信息发送给RF块110。EEPROM 130存储与发射应答机100所安装的特定位置相关联的位置信息。虽然在图2示出了采用EEPROM 130作为存储媒介的特定例子，但除了EEPROM 130之外其它的存储媒介也能用来在这里存储位置信息。

图3是说明根据本发明优选实施例的用于存储移动物体的位置信息的数据结构的示例图。更具体地讲，图3示出了存储在EEPROM 130的数据的内部结构的例子。如图3所示，安排在预定间隔的每个发射应答机100各自的EEPROM 130，相应于每个发射应答机100所安装的位置来存储正确的位置信息。在这种情况下，每个EEPROM 130都存储着不同的位置信息，例如发射应答机ID、道路ID、交通路线ID、位置数据、速度限制、以及道路交通状况。发射应答机ID是分配给安装在道路上的各个发射应答机的唯一值。如果发射应答机ID被发送给图1所示的设备，相应于该发射应答机ID的位置信息就会被从外部装置的数据库中检索到并被读取。道路ID包括分配给每条道路的ID(标识符)信息。因为发射应答机必须被分开安装在单独的交通路线，与发射应答机位置相关联的表示交通路线号的交通路线ID被存储在图3所示的数据结构中。位置信息或位置数据存储了与绘制在地图上的特定位置相关联的绝对坐标的信息，因而即使安装在车辆的导航系统没接收到GPS(或其它数据采集系统的)信号并因此没有移动车辆的正确位置信息，也能通知用户正确的位置信息。速度限制信息和道路状况信息不断地指示移动物体当前行驶道路的速度限制信息，所以能警告驾驶员超速的危险。如果接近发射应答机的附近区域是一个非常危险的区域或者道路状况很差的区域，图3所示的位置信息还可以包括用于指示道路状况很差的另外的信息。

发射应答机能够根据连接读取器的外部装置的类型有选择性地使用存储在发射应答机的上述信息。例如，当该外部装置是一个导航系统时，则可以在其示例如图3所示的各种信息中选中移动车辆正确的当前位置信息和超速警告信息。

图4是说明根据本发明优选实施例的安装在道路上的发射应答机100的示例图。如图4所示，因为多数移动物体是沿着各交通路线的中央部分行驶的，每个发射应答机100被安装在各交通路线的中央部分以便容易地与安装在移动物体的预定位置的RF通信模块200通信。例如，发射应答机100仅被安装在接收不到GPS卫星信息的道路上，譬如在市区里的道路或在隧道里的道路。

图5是说明根据本发明优选实施例的RF通信模块200和读取器300的详细框图。参照图5，RF通信模块200包括第一和第二RF通信模块210和220。读取器300包括：第一和第二缓冲器310和320、时间发生器330和控制器340。

RF通信模块200和读取器300通过检测移动物体在只经过一个发射应答机100期间所用的时间，来计算移动物体的行进速度。最好第一RF通信模块210安装在移动物体的前部，而第二RF通信模块220安装在移动物体的尾部。第一和第二RF通信模块210和220分别产生高频信号，来操作位于在与移动物体的预定距离内的相邻的发射应答机100，并分别将与它们的发射应答机100通信所产生的位置信息发送给包括在读取器300中的第一和第二缓冲器310和320。时间发生器330由CRC等组成，测量时间并发送时间信息到第一和第二缓冲器310和320。第一和第二缓冲器310和320收集位置信息和时间信息，并将收集的信息发送给控制器340。

控制器340一旦从第一和第二缓冲器310和320接收到位置信息，就检测移动物体的实时位置信息，并使用接收的位置信息和时间信息计算移动物体行驶的每一段的速度。更具体地讲，控制器340使用在从第一和第二缓冲器310和320接收的各种位置信息中，包含同一ID的位置信息的时间差信息，来计算移动物体行驶的每一段的速度。这样，如果每一段的速度被正确地计算，控制器340能正确地识别在十字路口每一段的每一次拐弯的速度(forevery rotation per section at a crossroads)。如果每一个转向段的拐弯信息(rotation information for every rotation section)被发送到交通信息中心，则能形成更多精确的交通信息。为了这一目的，控制器340应该预先存储关于第一和第二RF通信模块210和220之间的安装距离的信息。

图6是说明根据本发明优选实施例的具有RF通信模块的移动车辆的示例图。参照图6，第一和第二RF通信模块210和220向道路表面发射RF信号。第一RF通信模块210被安装在移动车辆的前部，而第二RF通信模块220被安装在移动车辆的尾部。

图7是说明根据本发明优选实施例的具有图2和图5中所示的设备的移动车辆的使用的例子。参考图7，具有第一和第二RF通信模块210和220的移动车辆，在以一定距离安装了多个发射应答机100的道路上行驶。

图8是说明用于控制图2和图5所示的设备以接收移动物体的位置信息并处理接收的位置信息的方法的流程图。

参照图8和1，为了使用图1中所示的设备接收移动物体的位置信息，在步骤S110，RF通信模块200以预定的频率发送RF信号，并且在步骤S120当发射应答机100出现在预定的RF信号区域时在步骤S130接收存储在发射应答机100的位置数据。在步骤S140，RF通信模块200确定在接收的位置数据中是否有错误。如果在步骤S140确定接收的位置数据中没有错误，则在步骤S150，RF通信模块200将接收的位置数据发送给读取器300。在步骤S160，读取器300读取并存储接收的位置数据，并在步骤170将读取的位置数据发送给外部装置。

如上所述，图1中所述的设备能够识别出所有车辆的绝对坐标的位置，并能够有效地收集道路信息。因此，如果以数据库的形式来配置收集到的道路信息，则将要进入拥塞道路的车辆就能绕开堵塞的道路，因而增加了道路的使用效率。该设备能正确地检测到一台车辆的当前位置和附近车辆的当前位置，所以它能够避免在该车辆及其邻近车辆之间的交通事故。此外，如果在发射应答机中增加驾驶功能发射应答机，则使用发射应答机的位置信息和与该位置信息相关联的数据库就能提供自动航线维持功能(auto lanekeeping function)，而创造了用于自动巡航功能(auto cruising function)的条件。

如上所述的设备，本发明在道路的预定位置安装用于存储相应位置信息的设备，控制移动物体以使用RF信号从存储设备读取它当前的位置信息，并控制移动物体以检测它自己当前的位置信息，使得所检测的位置信息间的数据误差最小化。因为安装在道路上的发射应答机是由从外部装置接收的RF信号驱动的，发射应答机所以它不具有电源装置，从而延长了发射应答机的寿命。此外，根据本发明的用于检测移动物体的位置信息的设备使得OAM(操作、管理、和维护)的成本最小化。

尽管为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应当理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (8)

1.一种用于检测移动物体的位置信息的设备，该设备包括：

发射应答机，安装在道路表面的预定位置上，用于存储与所安装位置相关联的位置信息；

通信模块，安装在移动物体上，用于向道路表面发射无线电频率信号，并且使用无线电频率信号从位于与移动物体相隔预定距离的发射应答机接收与发射应答机的安装位置相关联的位置信息；以及

读取器，用于从通信模块接收与发射应答机的安装位置相关联的位置信息，且读取移动物体的当前位置，

其中发射应答机包括：

存储器，用于存储与发射应答机的安装位置相关联的位置信息，

控制器，由从通信模块产生的无线电频率信号来驱动，用于从存储器读取位置信息，以及

无线电频率块，用于从通信模块接收无线电频率信号，将所接收的无线电频率信号发送给控制器，并从控制器接收位置信息，以及将所接收的位置信息发送给通信模块。

2.如权利要求1所述的设备，其中存储器存储着各个发射应答机的标识符信息、与发射应答机的安装位置相关联的位置信息以及与发射应答机的安装位置相关联的道路信息。

3.如权利要求1所述的设备，其中发射应答机是用于存储与安装位置相关联的位置信息的多个发射应答机中的一个，并且

其中所述多个发射应答机以一定间隔安装在各交通路线的中央部分。

4.如权利要求1所述的设备，其中通信模块采用多个通信模块，一个通信模块被安装在移动物体的前部，另一个通信模块被安装在移动物体的尾部。

5.如权利要求1所述的设备，其中读取器存储从通信模块接收的位置信息和每个位置的读取时间信息，并且一旦接收到相应于每个位置信息的距离差和读取的时间差就计算移动物体在每个行驶间隔的移动速度。

6.如权利要求1所述的设备，其中读取器包括：

缓冲器，用于存储从发射应答机通信模块接收的位置信息，

时间发生器，用于产生当前的时间信息，并将当前的时间信息发送给缓冲器，以及

控制器，用于从缓冲器接收每个位置信息的位置信息和时间信息，使用所接收的位置信息检测移动物体的实时位置信息，并使用每个位置信息的位置信息和时间信息计算移动物体的移动速度。

7.如权利要求1所述的设备，其中读取器将读取的当前位置信息发送到外部装置。

8.如权利要求1所述的设备，其中位置信息包括当前位置信息和相应的道路状况信息。

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