专利名称：利用电子身份牌进行机动车辆定位和流量监测的系统及其方法
技术领域：
本发明与一种车辆定位及流量监测的系统及方法有关。
背景技术：
针对车辆的定位，目前普遍采用是全球卫星定位系统GPS。该系统利用美国发射的多颗定位卫星，以该卫星到用户接收终端机天线之间距离的观察量为基础，并根据已知卫星瞬时坐标来确定监测对象的坐标。该系统具有定位精度高，技术成熟等优点，已经在出租车安全跟踪定位等方面得到广泛应用。但该系统的知识产权属于国外，在系统运行等方面受其制约，另外，所有终端模块的定位芯片只能使用国外提供的成品，因此产品价格昂贵，仅终端模块的单台价格就高达数千元人民币，系统建设成本高，用户负担重。
针对城市道口流量监测，目前普遍采用在监测车道安装感应装置结合配套的图像采集设备和图像分析的方法实施流量监测和控制。由于该系统核心技术基于图像处理和分析，因而存在系统技术难度大，建设成本高、安装复杂，准确度不够高等缺陷。
发明的内容本发明的目的是提供一种投资成本低，便于安装，利用电子身份牌进行机动车辆定位及流量监测的系统及方法。
本发明是这样实现的本发明利用电子身份牌进行机动车辆定位和流量监测的系统，电子身份牌1固定安装于机动车上微波非屏蔽处，电子身份牌1由天线10和与其连接的接收询问信号和发射编码信号的装置构成，若干节点收发装置2于道路沿途设置，节点收发装置2由天线25和接收编码信号和发射询问信号的装置构成，接收编码信号的装置通过传输系统3与位于监测站的系统主机4连接，各个监测站的主机4通过网络连接。
电子身份牌的天线10与切换电路18连接，切换电路18为开关芯片，其ANTI/O脚与天线连接，其RXOUT脚与收发模块13的RXIN脚连接，其TXIN脚经功率放大器与收发模块的TXOUT脚连接，收发模块13的RXOUT脚与比较电路14的寄存器连接，比较电路14由串入并出移位处理电路54，数码比较器级联组55，编码信号发生电路56，移位处理电路54由移位寄存器组成，寄存器的C1脚为CP脉冲输入端与晶振的输出连接，ID端为D数据输入端接收发模块13的RXOUT脚，四个寄存器的输出端口ID按位接数码比较器级联组55的一个比较器的对应输入端口P0、P1、P2、P3脚，编码信号发生电路56的编码器的输入接触发脉冲和标识码设置钮组S0、S1、S2、S3，其输出Y0、Y1、Y2、Y3分别接入数码比较器组联组的对应输入端口Q0、Q1、Q2、Q3，数码比较器组联组的P＝Q最终输出端接触发电路15的RD端，触发电路15由两个或非门或两个与非门交叉耦合构成，其RD端为直接置O端，其这互输出端QQ的Q端与编码输出处理电路16的1NT脚和切换电路的TXIN脚连接，处理电路16为单片机，预先写入并存储有数字编码序列，其TXD脚与收发模块13的DATA1N脚连接，其P1、0脚与触发电路17的RD连接，触发电路17由两个或非门或两个与非门交叉耦合构成，其Q端与切换电路18的TXIN脚连接，有电源电路11与上述电路连接。
切换电路18为2436400芯片，收发模块为LMX3612收发器，编码器为8421BCD，比较器为CT7485，编码输出处理电路16为89C51单片机。
节点收发装置2的天线25与切换电路31连接，切换电路31为开关芯片，其ANTI/O脚与天线连接，RXOUT脚与收发模块30的RXIN端连接，TXIN端与收发模块30的TXOUT端通过功率放大器连接，收发模块30的RXOUT端与转发模块32的RXIN端连接，转发模块32为可编程单片机，其RXOUT端接有线传输接口22或/和无线传输接口23，节点询问信号生发电路28的输出接节点询问信号串行输出处理电路29，电路29的输出接收发模块30的DATAIN端和切换电路31的RX/TX端。
节点询问信号生成电路28由4个8421BCD编码器组成，节点询问信号串行输出处理电路29由两个级联的CT744LS199并——串转换器组成，两个编码器为一组，其输出接一个并——串转换器的输入，并——串转换器的Q0脚连接收发模块30的DATAIN脚，并——串转换器的Q2-Q7和QA脚接门电路G1，脉冲输入端接晶振的输出端CP，S，C脚接门电路G2的输出，第一个并——串转换器的门电路G1的输出接两个并——串转换器的门电路G2的输入，第二个并——串转换器的门电路G1的输出接切换电路31的RX/TX端和第二个门电路G2的输入，两个并——串转换器和第一个门电路G2的输出接晶振的输入。
切换电路31为2436400芯片，收发模块30为LMX3612收发器，转发模块32为89C51单片机，晶振为LTC1799。
主机4包括无线接收主机37、网络交换机38和中央处理主机39，中央处理主机39的主板41上有中央处理器50、存储器51，52，网卡47、显卡48、外接键盘/鼠标数据接口电路49，网卡47通过接口43与网络交换机38连接，网络交换机38与无线接收主机37或/和转发模块32连接。
本发明监测的方法包括如下步骤(1)电子身份牌在车辆登记或年检时由车辆管理部门统一颁发，并固定安装在该车的微波信号非屏蔽处，该车的车牌号编码信息在发放前写入电子身份牌的编码输出处理电路16的芯片中，在车辆行驶中，电子身份牌接收到系统的询问信号时该芯片将车牌号编码转换成微波编码信号予以发射，该信息被节点收发装置接收并通过传输网络立即传输到接入网络的相关监测站的主机存储器的在线监测车辆登记表贮存，使其都能看见和使用，当车辆驶离边界节点时，对应的监测站主机在车辆登记表中找到该车记录，对该条登记信息标注撤消和驶离时间，该条记录被转存到主机的车辆监测数据历史记录表中，并将该记录从在线监测车辆登记表中删除，将该车的撤消状态标识信息通过网络传输给各相关主机，使其作出同样的处理，(2)节点收发装置沿公路或城市道口布置，在晶振作用下，节点询问信号生成电路28不断产生一组预设的系统标识码编码信号，在串行输出处理电路29的控制下依次输出到信号收发模块30完成调制后通过天线发射到设定的信号区，(3)车辆电子身份牌在未接到询问信号前处于待接收工作状态，车辆驶入信号区，电子身份牌接收到节点询问信号后，通过信号收发模块芯片解调，在移位脉冲作用下，送入比较电路14的各寄存器内，与预先设定的系统标识码编码信号发生电路输出的编码数据在比较器中按每四位一组进行分组并逐位比较，判断询问信号的有效性，如有效，则比较电路输出高电平，触发电路15产生一个触发信号，触发编码输出处理电路16工作一次，将从内部存储器件中读取的预先写入的车牌号编码字符，传入信号收发模块13完成信号调制处理，并送天线向外发射，一且应答信号发射完成，切换电路18翻转，使电子身份牌处于询问信号接收工作状态，(4)节点收发装置接收到车辆中电子身份牌的应答信号后，经收发模块30解调处理后的车牌号编码数据与本节点编号一起合成转发数据经转发模块向网络各监测站的主机传送，(5)各监测站主机从网络交换机不断采集到各车辆行经各节点收发装置时的转发数据，存入其内存装置和硬盘存储装置的在线监测车辆登记表中，各监测站主机的存贮器存贮有监测节点描述信息结构表，(6)当需查询车辆的当前位置时，主机从在线监测车辆登记表中检索到该车的最新记录和监测节点描述信息结构表中的节点信息，显示出该车当前装置，(7)当需要了解某节点当前的流量状态时，主机从在线监测车辆登记表中读出该节点所有通过车辆的记录，结合车辆所在节点的节点描述信息，显示该节点当前流量信息。
线监测车辆登记表包括车牌号，车辆类型监测节点号，监测节点类别普通或边界节点，到达节点时间，应答属性驶入或驶出或中途应答项目。
监测节点描述信息表包括监测节点编号、节点名称，地理位置描述，节点类别普通或边界节点，网络地址项目，车辆行驶记录历史数据表包括车牌号，车辆类型，监测节点号，监测节点类别，到达节点时间，应答属性项目。
本发明的方法及系统可不受天气条件影响，全天侯全程监测机动车的当前位置和各节点的交通流量，监测范围广，系统建设成本低。
图1为本发明系统框图。
图2为车辆电子身份牌结构图。
图3为节点收发装置结构图。
图4为主机结构图。
图5为收发模式开关切换电路原理图。
图6为收发模块电路原理图。
图7为节点询问信号比较电路原理图。
图8为一位数字比较器逻辑图。
图9为触发电路原理图。
图10为编码信号发生电路原理图。
图11为信号串行输出处理电路原理图。
图12为信号收发模块图。
图13为车辆电子身份牌电路原理图。
图14为节点收发装置电路原理图。
图15为车辆驶入/驶出监测区登记处理流程图。
图16为在路车辆数据采集流程图。
图17为在路车辆定位处理流程图。
图18为节点流量分析处理流程图。
图19为主机系统数据结构说明表。
图20为电子身份牌编码生成例的2进制说明表。
图21为电子身份牌编码生成电路依次输出数字信号波形说明表
具体实施例方式本发明系统采用一种特制的车辆电子身份牌1、一种节点收发装置2、相应的传输系统3和主机系统4构成完整的处理系统。其中节点收发装置2向车辆电子身份牌1发射节点询问(微波)信号5，车辆电子身份牌1在接收到节点询问信号后向节点收发装置2发射设定编码(微波)信号6作为应答信号。
本发明的系统结构参见附图1。其中1＝车辆电子身份牌。是本专利系统中固定安装于机动车辆内的前端信号发生器。在车辆经过监测节点时受节点询问信号触发向系统发出应答信号，该应答信号为该车辆的车牌号，系统以此判定车辆的当前位置。
2＝节点收发装置。用于产生系统询问信号以触发进入监测节点的电子身份牌完成一次应答，并接收电子身份牌应答时发射出的车牌号信息。
3＝信号传输网络。可以是无线传输网或有线传输网，用于将节点所接收到的电子身份牌应答信息传输到各监测站主机系统。
4＝主机系统。完成网络信号接收转换存储，完成车辆定位和流量监测计算分析处理。
5＝节点询问信号。由节点收发装置发出的经调制成微波信号后发射的系统标识代码，用以触发进入信号区内车辆中的电子身份牌使其产生应答信号。
6＝电子身份牌编码信号。在车辆经过监测节点时受节点询问信号触发后向系统发出的应答信号，该信号为车辆自身的车牌号。
车辆电子身份牌1有一个防震防尘的壳体7，壳体中有一个电池11和相应的电源线路12为整个车辆电子身份牌提供所需的工作电源，一个内置式全向天线10，该天线的发射和接收功率被设定在50米半径以内，工作于2.4G频点，该天线与收发模式开关切换电路18的ANT I/O口相连，受收发模式开关切换电路18控制按半双工工作并交叉工作于节点询问信号5的接收状态或电子身份牌编码信号6的发射状态，收发模式开关切换电路18的RXOUT线与信号收发模块13的RXIN引脚相连用于将接收到的节点询问信号5传入、TXIN线经一功率放大器与信号收发模块13的TXOUT引脚相连用于将车牌号编号信号6向外发射，由此组成工作模式转换部件；一节点询问信号比较电路14、触发电路15组成的触发部件，受触发部件触发后进入工作状态的编码输出处理单元16，该处理单元输出车牌号编码信号送入收发模块13的DATAIN引脚并经收发模块13处理后向天线发送电子身份牌编号信号6，此后，编码输出处理单元16发出完成输出工作指示信号，通过触发电路的输出和开关切换电路作用使电子身份牌翻转为等待信号接收工作的半休眠状态。车辆电子身份牌1结构参见附图2其中5＝节点询问信号。
6＝电子身份牌的编码信号。被事先设定为车辆的车牌号。
7＝电子身份牌外壳。
10＝天线。完成信号全方向的发射。
11＝电池。
12＝电源线路。用于将市电或电池供电转换为装置所有电路部件所需的稳定电源。本专利采用普通的电源线路。
13＝无线信号收发模块。完成射频信号的接收和发射处理。其中TXOUT引脚经功率放大器与收发模式开关切换电路18的TXIN引脚相连、RXIN引脚与收发模式开关切换电路18的RXOUT引脚相连完成信号从天线接收和信号发送到天线的工作，RSSI引脚与发射状态指示灯[9]接以提供信号状态显示电平，GND引脚接地，VDD引脚接电源输入，RXOUT引脚作为接收信号的输出与节点询问信号比较电路14连接以输出从天线接收并经混频、中频放大等信号解调处理后的基带信号，DATAIN引脚作为电子身份牌编码信号的输入与信号串行输出处理电路17连接接收电子身份牌编码信号。收发模块的电路原理图参见附图6。
14＝节点询问信号比较电路。完成询问信号编码与电子身份牌设定的系统标识码之间的比较。电路原理参见附图7。电路由串入并出移位寄存器组、比较电路组和系统标识码产生电路组三部分构成。其中串入并出移位寄存器组在移位指令(CP脉冲)作用下，将询问信号收发模块13 RXOUT引脚输出的数字编码的基带信号(串行信号)逐位移动分别存入各单个寄存器，通过各寄存器的输出端口，这些信号按位送入相应的级联式数码比较器对应的输入端口的P0P1P2P3脚；同时，系统标识码编码信号发生电路组在触发脉冲信号的作用下按照S0S1S2S3所设定的值并行产生系统标识码的2进制码，并按位输出，该编码器组的各编码器输出Y0Y1Y2Y3分别接入级联式数码比较器对应的输入端口的Q0Q1Q2Q3脚；比较电路组中每个独立的比较器采用4位比较器，承担一个字符(4位2进制码)的比较，相符则P＝Q输出端将产生一个高电平(“1”)，否则产生低电平(“0”)，由于是级联，当任何一位比较器输出低电平(不相符)时，整个比较器级联组的最终输出将为低电平(“0”)。当比较结果完全相符，比较器级联组的最终输出(高电平)将形成一个与之相连的触发器电路15的RD端输入信号。
15＝触发电路。用于产生一个触发信号。电路是由两个或非门或两个与非门交叉耦合构成。触发器电路原理参见附图9。图中，RDSD为触发器的两个输入端，其中RD为直接置0端，SD为直接置1端，QQ是两个互补输出端，当Q＝1时Q＝0；Q＝1时触发器处于1状态，Q＝0时触发器处于0状态。触发器的RD直接与前述系统标识码比较电路14的输出端相接。当系统标识码比较电路不工作或比较结果“不相符”时(该电路输出低电平)，触发器保持常态，不产生触发信号；当系统标识码比较电路输出高电平时，RD高电平导致触发器发出触发脉冲，该脉冲将触发编码信号发生电路组16产生一组电子身份牌编码信号。
16＝编码信号输出处理单元。存储车牌号信息，完成车牌号信息的输出。处理单元采用单片机，用于在INT引脚触发信号作用下将预先写入并存储于其中的数字编码序列通过TXD引脚串行输出到信号收发模块13的DATAIN引脚并经其信号调制放大处理后作为本电子身份牌的应答信号向节点转发装置发送。
17＝触发电路。与15相同。其Q端低电平输出触发收发模式开关切换电路的状态翻转。
18＝收发模式开关切换电路。控制车辆电子身份牌信号接收和信号发射两种工作模式的转换。电路原理参见附图5。电路采用《2436400-》开关芯片。其中芯片ANTI/O引脚与天线连接；TX/RX引脚做为收/发模式切换开关，当该脚接收到来自触发电路15的输出高电平时，芯片处于发送模式，电子身份牌发射电路的射频信号从TXIN引脚引入并发送至天线；当TX/RX引脚接收到来自触发电路17的输出低电平时，芯片为接收模式，天线接收的射频信号从RXOUT引出到接收电路。VDD为芯片电源输入。
节点收发装置2有一个坚固壳体21，壳体上连接有一个可同时接收和发射信号的定向天线25，该天线25在工作时，投射在路面上的信号覆盖区形成一个设定大小呈椭圆形状的节点触发询问区；壳体21背板有一个有线传输接口插槽22和一个无线传输接口插槽23，以及一个外接电源插口24；壳体内有一组电源线路27为装置提供稳定的电源；以及一个完成询问信号5发射处理和一个电子身份牌编号信号6接收处理的信号收发模块30和收发模式开关切换电路31完成发射信号的调制和接收信号的解调处理，其中信号收发模块30的TXOUT线经一功率放大器与收发模式开关切换电路31的TXIN引脚相连用于将节点询问信号5向外发射，RXIN引脚与收发模式开关切换电路31的RXOUT引脚相连用于将接收电子身份牌应答信号6，由此组成信号收发部件；一组数字式编码信号发生电路28和信号串行输出处理电路29组成的节点询问信号发生部件完成询问信号的发生并输出到信号收发模块30的DATAIN引脚；以及一个与信号收发模块30RXOUT引脚相连的电子身份牌编码信号转发处理模块32完成接收电子身份牌编码信号并与该节点编号信号进行组合后将信号输出到有线传输接口22或无线传输接口23插槽以供外传。
节点收发装置2结构参见附图3其中5＝节点询问信号6＝电子身份牌编码信号21＝节点收发装置外壳22＝有线传输输出接口23＝无线传输输出接口24＝外接电源接口。为标准电源接口。
25＝天线26＝电池。为普通电池。容量大小取决于系统微波发射功率要求。
27＝电源线路。为标准电源线路。
28＝节点询问信号生成电路组。电路原理参见附图10。
29＝节点询问信号信号串行输出处理电路。电路原理参见附图12。
30＝无线收发模块。完成射频信号的接收和发射处理。其中TXOUT引脚经功率放大器与收发模式开关切换电路31的TXIN引脚相连、RXIN引脚与收发模式开关切换电路31的RXOUT引脚相连完成信号从天线接收和信号发送到天线的工作，GND引脚接地，VDD引脚接电源输入，RXOUT引脚作为接收信号的输出与应答信号转发模块32的RXIN引脚连接以输出从天线接收并经混频、中频放大等信号解调处理后的基带信号，DATAIN引脚作为节点询问信号的输入与信号串行输出处理电路[29]连接接收节点询问信号。收发模块的电路原理图参见附图6。
34＝应答信号转发模块。采用可编程单片机芯片89C51。完成电子身份牌应答信号的接入并与该节点编号信号进行组合后将信号通过RXOUT引脚输出到有线传输接口22和无线传输接口23插槽以供外传的工作。电路原理参见附图13。
有线传输系统3采用传统的计算机网络传输机制，无线传输系统采用传统的无线传输机制。
主机系统4包括一套无线信号集中处理装置37、一套网络交换机38和一台中央处理主机39。无线信号集中处理装置37可采用普通的无线接收主机，接入网络交换机38，该交换机可采用普通的交换机产品，如美国CISCO公司的WS-C3750G-24T-E，最后接入中央处理主机39。在有线传输时，传输线路直接接入网络交换机38，而不需要作为信号集中处理装置的无线接收主机37。中央处理主机39采用普通的PC计算机结构，有一个坚固壳体40，壳体上有一个用于连接网络交换机的接口43，一个外接电源接口42、一个外接显示装置的接口46、一个外接键盘接口44、一个鼠标接口45，壳体内包括一块计算机主板41、主板41上插有一块用于连接交换机的网卡47用于采集并转换网络传输数据、一块显卡48用于主机信息输出到外接显示器、一个键盘接口处理部件和鼠标接口处理部件49、一个中央处理器(CPU)50用于系统管理和运行程序、一组用于存放处理信息的可读写存储部件(RAM)51用于存放前端采集进入的监测数据和软件运行使用的临时数据、一个与主板41连接的用于长期存放数据的硬盘部件(HD)52保存所有采集数据和经专用软件加工处理的结果数据、硬盘部件(HD)52中安装有一个车辆定位和节点流量分析专用软件53，完成所有在路车辆登记、被监测车辆位置信息的数据采集、节点流量计算分析等功能。
主机系统结构参见附图4其中37＝无线接收主机38＝网络交换机39＝中央处理主机40＝主机外壳41＝主板。为普通计算机主板。
42＝外接电源接口。为普通计算机电源接口。
43＝网络接口。为普通计算机网卡接口。
44＝外接键盘接口。为普通计算机键盘接口45＝外接鼠标接口。为普通计算机鼠标接口。
46＝外接显示设备接口。为普通计算机显卡接口。
47＝网卡。为普通计算机网卡。
48＝显卡。为普通计算机显卡。
49＝外接键盘/鼠标数据接口电路。为普通计算机键盘/鼠标接口电路。
50＝中央处理器CPU。为普通计算机CPU，如美国INTEL公司的奔腾4芯片。
51＝随机访问存储器RAM。为普通计算机内存条。
52＝硬盘存储器HD。为普通计算机硬盘。
53＝专用处理软件本发明的方法流程如下1、车辆电子身份牌在车辆登记时由车辆管理部门统一发给或年检时补发，并固定安装在该车的微波信号非屏蔽位置，该车辆的车牌号编码信息由发放部门在发放前写入电子身份牌，车辆行驶中，该电子身份牌在接收到系统询问信号时将所设定的车牌号编码转换成微波编码信号予以发射，该信息被节点收发装置接收并通过传输网络立即传输到接入网络的其他相关的主机系统，以使该车辆信息能被系统相关监测站主机系统都能看见和使用。当车辆驶离边界节点时，系统对该车辆标注“撤销监测”状态标识，以完成对该车辆的驶离登记，其后，主机系统将该车的“撤销监测”状态标识信息通过计算机网络传输到接入网络的其他各入口处的主机系统，以使整个系统的所有主机将该对车的监测状态予以撤销。
2、本发明系统的所有节点收发装置根据监测需要沿公路或城市道口车流方向按一定的间距布局并固定安装在公路或道口监测点以形成监测网。节点收发装置在时钟信号作用下使节点询问信号生成电路不断产生一组编码信号，该信号可采用系统标识码并在系统安装前由编码开关D0-D9设定，信号在串行输出处理电路的控制下依次输出到信号收发模块完成信号调制，以形成可供发射的节点询问信号，该询问信号通过天线发射到设定的信号区，该信号区由微波信号的覆盖形成一个呈椭圆形状的节点询问触发区。
3、车辆电子身份牌在未接收到询问信号前处于待接收工作状态。当车辆进入节点询问区，车辆电子身份牌接收到节点询问信号后，将首先通过信号收发模块解调处理，再经编码比较电路判断该询问信号的有效性，如与本系统设定码相符，则比较电路输出高电平，触发电路的SD端接收此电平信号后导致触发器的输出端Q产生一个触发信号，触发其编码输出处理单元工作一次，编码输出处理单元将从内部的存储器件中读取预先写入的车牌号编码字符，传入信号收发模块完成信号调制处理，并送发射天线向外发射，由此完成车辆向当前监测节点的应答登记工作。一旦完成信号发射，收发模式开关电路状态翻转使电子身份牌处于询问信号接收工作状态。
4、节点收发装置接收到车辆中电子身份牌的应答信号后，经信号收发模块将电子身份牌应答信号解调处理后的编码数据与本节点编号一起合成为转发数据经转发模块向网络各主机系统传送。
5、主机系统安装于各监控中心。当系统采用有线传输模式时，节点信号是经过网络传输线路直接传入各主机系统的网络交换机；当系统采用无线传输模式时，节点信号是经过无线传输设备传递到各主机系统无线接收主机和网络交换机并最终进入主机系统。
6、各监测主机系统从网络交换机不断采集到各车辆行经各个节点时的应答登记信息，存入内存装置和硬盘存储装置，经专用软件计算分析，得到被监测车辆的当前区域位置，和相应节点的车辆流量数据。
系统的专用软件处理是系统的后台处理中心，安装并运行于各检测站主机系统中。通过计算机网络的数据互传，使专利系统的多主机系统间协同作业，相互配合的完成监测任务。专用软件主要有车辆进入监测网时信息登记和网络传送模块、车辆行经各监测节点向系统发出应答信息的数据自动采集处理模块、车辆定位处理模块、以及监测节点流量分析处理模块等。为更好理解本专利系统的工作细节，将各模块的处理逻辑说明如下。
其中的车辆信息登记模块包括在车辆进入监测入口时进入监测区登记处理和车辆驶离监测区时的撤销车辆监测状态登记处理两部分。进入监测区登记处理逻辑为当接收到一条电子身份牌发出的车牌号编码时，系统首先检索在线监测车辆登记表，该表中未登记有该车辆，说明是新驶入车辆，系统将该车信息增加入在线监测车辆登记表，并立即将车牌号、监测站编号、入口登记时间等信息通过计算机网络传输到其他监测站主机系统，以使进入监测区的车辆信息在全网络的各主机系统中均能看到并使用。车辆驶离监测区时的撤销车辆监测状态登记处理逻辑为当车辆驶经边界监测节点，系统在在线监测车辆登记表中做到该车所在记录，对该条登记信息标注“撤销监测”状态标识和驶离时间，该条记录被转存到监测网车辆监测数据历史记录表中，并将该记录从在线监测车辆登记表中删除，其后，主机系统将该车的“撤销监测”状态标识信息通过计算机网络传输到接入网络的其他相关主机系统。本专利的在线车辆登记处理逻辑参见附图15。
其中的数据采集模块的处理逻辑为在接收到从网络传输来自某节点收发装置传来的车牌号编码数据时，取得主机系统当前时间，与应答车牌号和节点编号一起记录到在线监测车辆登记表中。本专利的主机系统专用软件的数据采集处理逻辑参见附图16。
其中的车辆定位分析处理模块的处理逻辑为当用户需要查询车辆的当前位置时，系统从在线监测车辆登记表中检索到该车的最新记录，结合车辆所在节点的描述信息一起显示出来。
本发明的主机系统车辆定位分析处理逻辑参见附图18。
其中的节点流量分析处理模块的处理逻辑为当用户需要了解某节点当前的流量状况时，系统从在线监测车辆登记表中读出该节点所有正在通过的车辆的记录，结合车辆所在节点的描述信息一起显示出来。本发明的节点流量分析处理逻辑参见附图18。
其中的主机系统专用软件的数据结构参见附图19。
系统信号的流动及状态转换说明如下系统在节点收发装置产生的询问信号和车辆电子身份牌中产生的应答信号的状态转换均具有下列特点的规律数字编码信号→基带信号→频带信号→射频信号…(天线)…射频信号→频带信号→基带信号→数字编码信号系统询问信号由节点收发装置产生，经天线发射，由电子身份牌接收。状态转换过程为●由节点收发装置内部设定的编码开关组的状态值决定系统标识码，经其节点询问信号生成电路处理输出为一组(4个字符)并行输出的2进制基带信号；如数字‘9’被转换为2进制‘1001’的信号；●该信号在时序电路控制下，由并行输入变换为串行输出的基带信号；●串行输出的基带信号经节点信号收发模块调制处理，输出为射频信号并被送入天线向外发射；●车辆电子身份牌经天线接收到以上描述的射频信号(系统询问信号)，经信号收发模块解调处理为基带信号；●基带信号经车辆电子身份牌比较电路的比较运算，以判断询问信号的有效性并在有效时形成一个高电平脉冲波，该脉冲波将作用于触发电路的输入端并使触发电路发出一个触发信号。至此，系统询问信号状态转换周期结束。
电子身份牌应答信号由车辆电子身份牌产生，经天线发射，由节点收发装置接收。状态转换过程与节点收发装置产生的系统询问信号相似，只是方向相反。简单描述如下●由车辆电子身份牌内部设定的编码开关组的状态开关值决定本电子身份牌的编码值，该编码在应用中被设定为所在车辆的车牌号，经其编码生成电路处理输出为一组(8个字符)并行输出的2进制基带信号；●串行输出的基带信号经信号收发模块调制处理，输出为射频信号并被送入天线向外发射；●节点收发装置经其天线接收到以上描述的电子身份牌射频信号(车牌号编码信号)，经节点信号收发模块解调处理为基带信号；●基带信号经节点转发部件向网络传输。至此，电子身份牌应答信号状态转换周期结束。
节点收发装置向网络各主机系统转发的信号这里以有线传输方式为例做简要描述●节点收发装置的转发部件将接收到的电子身份牌应答信号与本节点编号一起合成为转发数据发送到网络输出接口，经网络传输线传输到网络交换机接收端口●本发明主机从交换机接收端口取得信号，或放入内存或存入硬盘以供专用软件使用。
为进一步说明本发明，特举实例如下。但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
本实施例中车辆电子身份牌1采用National公司的LMX3162集成芯片，车牌号编码输出处理单元采用89C51单片机芯片，该车辆电子身份牌1工作频率为2.4GHz。基本电路结构参见附图12。电路工作原理为节点询问信号5通过LMX3162信号收发器模块的RXIN引脚进入，经解调处理后通过RXOUT引脚输出到编码比较电路，在移位脉冲作用下，信号波形被逐个送入移位寄存器组的各寄存器内，该寄存器中的数据与事先设定的系统标识编码信号发生电路输出的编码数据在CT7485比较器级联组合中按每4位一组进行分组并逐位比较，当所有数据均相符，比较电路最后一级的P＝Q端将输出‘1’电平，该电平将作为触发器RD输入导致触发电路输出端Q输出一个触发脉冲，该脉冲将触发89C51单片机芯片的编码输出作业，同时该脉冲将送到信号切换电路的RX/TX引脚，以驱动该电路从“接收状态”翻转到“发射状态”。由此完成节点询问信号的接收、转换和比较处理；在触发脉冲作用下，一组电子身份牌内存储的车牌号编码信号从89C51单片机芯片TXD引脚送入信号收发模块LMX3162的DATAIN引脚，当所有车牌号编码信号输出工作完毕，将输出一个指示信号致使触发电路输出一个负脉冲到信号开关电路的RX/TX引脚，以作为‘发送结束’的标志信号。
从车辆电子身份牌LMX3612芯片DATAIN引脚串行输入的数据，经信号调制处理，从TXOUT引脚输出，经开关电路到天线发射出去。
本实施例中节点收发装置2采用National公司的LXM3162集成芯片，该节点收发装置2工作频率为2.4GHz；信号转发模块采用89C51单片机。基本电路结构参见附图13。电路工作原理为在装置内时钟脉冲作用下，一组系统标识码信号在由4个8421编码器组成的设定码生成电路中产生，该设定码按每两字符一组共分2组，与级联的CT744LS199并-串转换器组合的并行数据输入端D分别连接，每组编码信号将输入到一个对应的CT744LS199并-串转换器的引脚D0D1D2D3D4D5D6D7，完成并行数据的串行输出变换处理，并从其Q0引脚逐-将数据送入信号收发器的DATAIN引脚，当本组数据处理完毕，并-串处理电路的门电路G1将输出一个负脉冲触发下一个CT744LS199并-串转换器工作，直至两组代表系统标识码的数据转换完毕。当第二级CT744LS199并-串转换器工作完毕，其门电路G1将输出一个负脉冲到信号开关电路的RX/TX引脚，以作为‘发送结束’的标志信号。
从节点收发装置LMX3612芯片DATAIN引脚串行输入的数据，经节点收发装置的信号调制处理，从TXOUT引脚输出，经开关电路到天线发射出去。
电子身份牌应答信号6通过LMX3162信号收发器模块的RXIN引脚进入，经解调处理后通过RXOUT引脚输出到89C51单片机芯片，该芯片在完成信号解调处理后，自动将预先写入CMOS中的本节点编号数据与接收到的电子身份牌编号数据组合一起，从RXOUT引脚输出到输出接口。数据经输出接口将传输到网络。
系统编码体系设计例。
本发明的系统编码体系包括系统标识码、电子身份牌编号、节点编码和主机系统编码。作为本发明的一个实施例，本发明系统的编码体系可采用以下规则1、系统标识码＝’6666’。
2、电子身份牌编号与车辆的车牌号相同，采用8个字符长，其中表明省别“京”、“川”、“粤”等的省属标志码用编码的头两个字符标识组合成省属编码，例如，“京”用“01”表示，“川”用“28”表示等，按此编码规则，在本专利系统中，车牌号为“川A CY888”的车辆所发予的电子身份牌的编码被设定为“28ACY888”。
3、节点编码用以区别不同的监测节点，采用4位编码，如‘1006’、‘1032’等。
4、主机系统编码用以区别不同的监测站，采用4位编码，如‘7016’、‘7012’等。
在本实例的编码体系下，各节点收发装置所产生的节点询问信号为’6789’，该标识码将被节点收发装置的信号收发模块调制处理后经天线发射出去。
在本实例的编码体系下，一个编码为“28ACY888”的电子身份牌在节点应答时发射出的应答编码为“28ACY888”。假定车辆经过的节点编码为‘7033’，该节点收发装置接收到该编码后，合成本节点监测数据一串本节点编码+本电子身份牌编号信息‘703328ACY888’，该数据将向网络系统发出并传输到各监测站或收费站主机系统。同理，该车到达‘7034’节点后，该节点所发出的数据为‘703428ACY888’。
权利要求
1.利用电子身份牌进行机动车辆定位和流量监测的系统，其特征在于电子身份牌(1)固定安装于机动车上微波非屏蔽处，电子身份牌(1)由天线(10)和与其连接的接收询问信号和发射编码信号的装置构成，若干节点收发装置(2)于道路沿途设置，节点收发装置(2)由天线(25)和接收编码信号和发射询问信号的装置构成，接收编码信号的装置通过传输系统(3)与位于监测站的系统主机(4)连接，各个监测站的主机(4)通过网络连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于电子身份牌的天线(10)与切换电路(18)连接，切换电路(18)为开关芯片，其ANTI/O脚与天线连接，其RXOUT脚与收发模块(13)的RXIN脚连接，其TXIN脚经功率放大器与收发模块的TXOUT脚连接，收发模块(13)的RXOUT脚与比较电路(14)的寄存器连接，比较电路(14)由串入并出移位处理电路(54)，数码比较器级联组(55)，编码信号发生电路(56)，移位处理电路(54)由移位寄存器组成，寄存器的C1脚为CP脉冲输入端与晶振的输出连接，ID端为D数据输入端接收发模块(13)的RXOUT脚，四个寄存器的输出端口ID按位接数码比较器级联组(55)的一个比较器的对应输入端口P0、P1、P2、P3脚，编码信号发生电路(56)的编码器的输入接触发脉冲和标识码设置钮组S0、S1、S2、S3，其输出Y0、Y1、Y2、Y3分别接入数码比较器组联组的对应输入端口Q0、Q1、Q2、Q3，数码比较器组联组的P＝Q最终输出端接触发电路(15)的RD端，触发电路(15)由两个或非门或两个与非门交叉耦合构成，其RD端为直接置0端，SD端为直接置1端接地，其互补输出端QQ的Q端与编码输出处理电路(16)的1NT脚和切换电路的TXIN脚连接，处理电路(16)为单片机，预先写入并存储有数字编码序列，其TXD脚与收发模块(13)的DATA1N脚连接，其P1、0脚与触发电路(17)的RD连接，触发电路(17)由两个或非门或两个与非门交叉耦合构成，其Q端与切换电路(18)的TXIN脚连接，有电源电路(11)与上述电路连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于切换电路(18)为2436400芯片，收发模块为LMX3612收发器，编码器为8421，比较器为CT7485，编码输出处理电路(16)为89C51单片机。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于节点收发装置(2)的天线(25)与切换电路(31)连接，切换电路(31)为开关芯片，其ANTI/O脚与天线连接，RXOUT脚与收发模块(30)的RXIN端连接，TXIN端与收发模块(30)的TXOUT端通过功率放大器连接，收发模块(30)的RXOUT端与转发模块(32)的RXIN端连接，转发模块(32)为可编程单片机，其RXOUT端接有线传输接口(22)或/和无线传输接口(23)，节点询问信号生发电路(28)的输出接节点询问信号串行输出处理电路(29)，电路(29)的输出接收发模块(30)的DATAIN端和切换电路(31)的RX/TX端。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于节点询问信号生成电路(28)由4个8421BCD编码器组成，节点询问信号串行输出处理电路(29)由两个级联的CT744LS199并——串转换器组成，两个编码器为一组，其输出接一个并——串转换器的输入，并——串转换器的Q0脚连接收发模块(30)的DATAIN脚，并——串转换器的Q2-Q7和QA脚接门电路G1，其脉冲输入端接晶振的输出端CP，S，C脚接门电路G2的输出，第一个并——串转换器的门电路G1的输出接两个并——串转换器的门电路G2的输入，第二个并——串转换器的门电路G1的输出接切换电路(31)的RX/TX端和第二个门电路G2的输入，两个并——串转换器和第一个门电路G2的输出接晶振的输入。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于切换电路(31)为2436400芯片，收发模块(30)为LMX3612收发器，转发模块(32)为89C51单片机，晶振为LTC1799。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于主机(4)包括无线接收主机(37)、网络交换机(38)和中央处理主机(39)，中央处理主机(39)的主板(41)上有中央处理器(50)、存储器(51，52)，网卡(47)、显卡(48)、外接键盘/鼠标数据接口电路(49)，网卡(47)通过接口(43)与网络交换机(38)连接，网络交换机(38)与无线接收主机(37)或/和转发模块(32)连接。
8.利用电子身份牌进行机动车辆定位和流量监测的方法，包括如下步骤(1)电子身份牌在车辆登记或年检时由车辆管理部门统一颁发，并固定安装在该车的微波信号非屏蔽处，该车的车牌号编码信息在发放前写入电子身份牌的编码输出处理电路(16)的芯片中，在车辆行驶中，电子身份牌接收到系统的询问信号时该芯片将车牌号编码转换成微波编码信号予以发射，该信息被节点收发装置接收并通过传输网络立即传输到接入网络的相关监测站的主机存储器的在线监测车辆登记表贮存，使其都能看见和使用，当车辆驶离边界节点时，对应的监测站主机在车辆登记表中找到该车记录，对该条登记信息标注撤消和驶离时间，该条记录被转存到主机的车辆监测数据历史记录表中，并将该记录从在线监测车辆登记表中删除，将该车的撤消状态标识信息通过网络传输给各相关主机，使其作出同样的处理，(2)节点收发装置沿公路或城市道口布置，在晶振作用下，节点询问信号生成电路(28)不断产生一组预设的系统标识码编码信号，在串行输出处理电路(29)的控制下依次输出到信号收发模块(30)完成调制后通过天线发射到设定的信号区，(3)车辆电子身份牌在未接到询问信号前处于待接收工作状态，车辆驶入信号区，电子身份牌接收到节点询问信号后，通过信号收发模块芯片解调，在移位脉冲作用下，送入比较电路(14)的各寄存器内，与预先设定的系统标识码编码信号发生电路输出的编码数据在比较器中按每四位一组进行分组并逐位比较，判断询问信号的有效性，如有效，则比较电路输出高电平，触发电路(15)产生一个触发信号，触发编码输出处理电路(16)工作一次，将从内部存储器件中读取的预先写入的车牌号编码字符，传入信号收发模块(13)完成信号调制处理，并送天线向外发射，一且应答信号发射完成，切换电路(18)翻转，使电子身份牌处于询问信号接收工作状态，(4)节点收发装置接收到车辆中电子身份牌的应答信号后，经收发模块(30)解调处理后的车牌号编码数据与本节点编号一起合成转发数据经转发模块向网络各监测站的主机传送，(5)各监测站主机从网络交换机不断采集到各车辆行经各节点收发装置时的转发数据，存入其内存装置和硬盘存储装置的在线监测车辆登记表中，各监测站主机的存贮器存贮有监测节点描述信息结构表，(6)当需查询车辆的当前位置时，主机从在线监测车辆登记表中检索到该车的最新记录和监测节点描述信息结构表中的节点信息，显示出该车当前装置，(7)当需要了解某节点当前的流量状态时，主机从在线监测车辆登记表中读出该节点所有通过车辆的记录，结合车辆所在节点的节点描述信息，显示该节点当前流量信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于在线监测车辆登记表包括车牌号，车辆类型，监测节点号，监测节点类别普通或边界节点，到达节点时间，应答属性驶入或驶出或中途应答项目。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于监测节点描述信息表包括监测节点编号、节点名称，地理位置描述，节点类别普通或边界节点，网络地址项目，车辆行驶记录历史数据表包括车牌号，车辆类型，监测节点号，监测节点类别，到达节点时间，应答属性项目。
全文摘要
本发明为利用电子身份牌进行机动车辆定位和流量监测的系统及其方法，其特征在于电子身份牌(1)固定安装于机动车上微波非屏蔽处，电子身份牌(1)由天线(10)和与其连接的接收询问信号和发射编码信号的装置构成，若干节点收发装置(2)于道路沿途设置，节点收发装置(2)由天线(25)和接收编码信号和发射询问信号的装置构成，接收编码信号的装置通过传输系统(3)与位于监测站的系统主机(4)连接，各个监测站的主机(4)通过网络连接。
文档编号G06K7/00GK1581201SQ20041002256
公开日2005年2月16日 申请日期2004年5月21日 优先权日2004年5月21日
发明者刘学明, 甘国工 申请人:刘学明, 甘国工