专利名称：利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统技术领域。
本发明是关于一种利用红外线为无线通讯媒介进行的电子收费车道系统。道路使用者在车辆上装设车上通讯装置时，当它通过收费站时毋需停车即可透过车上通讯装置藉助红外线与电子收费车道系统进行通讯。该电子收费车道系统进行自动扣款缴费作业，以此可达到节省人工收费作业成本、节省驾驶者通关时间、节省能源与降低空气污染等功效。
目前世界上大部分车辆通关收费作业都采人工收费，除了需可观的人事成本外，车辆在通过收费站时，需停车缴费后再开车前行，因此造成驾驶者通关时间增长与道路堵塞的问题。至于车辆通关收费自动化作业方面，目前仅停留在试用阶段。在诸多试用系统中，一种以投币方式的收费系统则已失败而停止试用。另外有以微波为通讯媒介的试用系统，其通讯速度大约在250KBps以内，因通讯速度较低，故而在较短的交易时间内无法传送够多的资料来达到交易的安全辨识和确认，因而降低系统的安全性；另外微波的直射性能较差，不容易将通讯区控制在车道的特定范围内，也会因天线发射信号彼此互相干扰，因而造成收费端无法辨识或资料漏失等问题。而微波对人体健康的影响目前尚无直接证据证明其有害，但使用者心理负担的疑虑仍存在无法去除，间接形成微波系统的应用隐忧。
由此可见，上述习用系统仍有诸多缺点，因此有待进一步的改进。
本发明人鉴于上述习用的收费车道系统所衍生的各项缺点，经多年苦心孤诣潜心研究和改良创新后，终于成功研发完成本发明的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统。
本发明的目的在于，提供一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，该系统具有高传输速率通讯，在车辆通过收费车道通讯区的短暂时间内可传输大量的资料，因此可提供较复杂的通讯安全机制，从而提高收费系统的安全性。高传输速率亦能在极短的时间内完成通讯，因此即使车辆以高速(可达100Km/hr)通过收费车道通讯区，该系统也能正确无误的完成自动扣款交易程序，达到自动收费的功能。
本发明的次一目的在于，提供一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，它是依照光学原理中红外线有光线直射的特性，使红外线通讯可以很容易地控制在特定区域内，因此可以很准确地捕捉到通讯区内通过的车辆，尤其在使用于多车道电子收费时，不会具有如微波系统很难掌握通讯区而造成车辆识别混淆的困扰。
本发明的另一目的在于，提供一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，它是采用红外线通讯方式，利用红外线的特性，使它不会与其他射频系统间产生互相干扰，且没有通讯频道的限制，不会对人体健康产生任何的影响，也不会造成使用者心理上的负担。
本发明的又一目的在于，提供一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，因为红外线通讯是以基频信号传送，所以电子电路的架构较为简单，不像微波通讯需要经载波调制与解调，因此制作成本低廉且维修保护较容易。
本发明的再一目的在于，提供一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，因采用多处理架构，可作多车道的扩充，以降低系统建置成本，并可使系统间的协调更容易。
本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统具有上述诸优点，该系统由一部工业级个人电脑、一组或以上的周边通讯模组与同组数的红外线通讯模组等构成。工业级个人电脑为本系统的主控中心，用以与各周边装置传送资料，收集到的资料经处理后再交给与本系统连线的后端帐务稽核系统处理。各组周边通讯模组是有一个中央处理器所控制的多功能通讯模组，该模组包括(1)位于车道路侧的大型显示装置通讯模组，用以将车辆收费的即时状况与资料传送至路侧大型显示装置显示。(2)红外线通讯信号驱动模组，包括车上通讯装置红外线唤醒信号驱动模组、红外线通讯串列信号编码模组与红外线通讯串列信号解码模组等。车上通讯装置红外线唤醒信号驱动模组用以控制红外线通讯模组何时送出唤醒信号；红外线通讯串列信号编码模组用以将标准串列信号转换成适合红外线传送的信号，再将该信号传送至红外线通讯模组发送出红外线通讯信号；红外线通讯串列信号解码模组用以接收由红外线通讯模组送来的编码信号，将其转换成标准的串列信号。(3)执法系统通讯模组，用以接收由执法系统送来的车辆动态资料，如车型、车速与车辆通过时刻等。红外线通讯模组包括红外线唤醒信号发射模组，用于将红外线唤醒信号发射至车上通讯装置；红外线信号发射模组，用于将红外线通讯信号发射至车上通讯装置；红外线信号接收模组，用于接收由车上通讯装置送来的红外线通讯信号。本发明使用红外线为通讯媒介，与电子收费系统车上通讯装置进行资料的收发。
本发明具有高通讯速度，可容易地装设于车道系统的路侧，利用红外线与电子收费车上通讯装置进行通讯，可达到对行进中车辆进行自动收费的功能。本发明具有适用于多车道的多处理架构，可扩展应用到多车道的收费，以降低系统建置与维运成本，并可使系统间的协调更为容易。
通过参阅以下有关本发明的一个优选实施例及其附图的详细说明，可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效。
图1为本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统的系统框架图；图2为本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统的操作流程图。附图中所示符号的说明如下10电子收费车道系统11工业级个人电脑12周边通讯模组13红外线通讯模组21路侧大型显示装置
22红外线通讯模组的通讯模组驱动模组23执法系统通讯模组31车上通讯装置唤醒信号控制模组32红外线通讯串列信号编码模组33红外线通讯串列信号解码模组41红外线唤醒信号发射模组42红外线信号发射模组43红外线信号接收模组51车上通讯装置52执法系统53后端帐务稽核系统54路侧大型显示装置参阅图1，表示本发明所提供的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统的系框架图。由图中可知，本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统10的主要架构包括一工业级个人电脑11，为本系统的主控中心，配合周边通讯模组12，进行车上通讯装置51交易资料的处理运算与协调，指挥控制本系统各个模组的运作。由执法系统52送来的车辆动态资料，如车辆大小、车型分类、车速与车辆通过时刻等，与车上通讯装置51传来的交易资料作比对后，再通过网络连线将最后判断结果送给后端帐务稽核系统53处理。
一周边通讯模组12，它是由一个中央处理器控制的通讯模组，它包括路侧大型显示装置通讯模组21、红外线通讯模组的驱动模组22与执法系统通讯模组23等。路侧大型显示装置通讯模组21，它是用于将车辆收费即时状况与资料送至路侧大型显示装置54；红外线通讯模组的驱动模组22，包括红外线通讯串列信号编码模组32、红外线通讯串列信号解码模组33与车上通讯装置唤醒信号控制模组31等。红外线通讯串列信号编码模组32，用于将串列信号转换成适合红外线传送的信号，再将该信号传送至红外线通讯模组13发射；红外线通讯串列信号解码模组33，用于接收由红外线通讯模组13送来的编码信号，再将该信号转换成标准串列信号；车上通讯装置唤醒信号控制模组31，用于控制红外线通讯模组13何时送出唤醒信号。执法系统通讯模组23，用于接受由执法系统52送来的车辆动态资料，如车型、车速、车辆通过时刻与违规照相档名等。
一红外线通讯模组13，它包括红外线唤醒信号发射模组41，用于将红外线唤醒信号发射至车上通讯装置51；红外线信号发射模组42，用于将红外线通讯信号发射至车上通讯装置51，红外线信号接收模组43，用于接收由车上通讯装置送来的红外线通讯信号。该红外线信号发射模组42用于将红外线信号发射至车上通讯装置51，该模组具有高输入阻抗驱动与高速切换开关电路的红外线发射特性，On/Off切换频率可高达8MHz，本发明系统欲下传至电子收费车上通讯装置51的资料经红外线通讯串列信号编码模组32编码后，再转换成以脉冲宽度调制方式的信号，最后经红外线脉冲发射模组42将资料信号发送至电子收费车上的通讯装置51。红外线信号接收模组43用于接收由车上通讯装置51送来的红外线信号，该模组具有高频宽与高增益接收放大电路的红外线脉冲接收功能，可接收高达1MBps速度的信号，由电子收费车上通讯装置51上传送的资料经红外线通讯串列信号解码模组33解码后，再转换成标准的串列信号送至系统处理。红外线资料通讯采用非同步串列通讯方式，其原始资料为按字节取向(byte—oriented)的1Mbps串列资料字节流，以非归零调制NRZ(Non Retutn Zero)的型式表示，每一字节宽度为1微秒，通讯编码模组将“0”字节的信号以3/8字节宽度脉冲调制，“1”字节的信号则不传送任何脉冲。
参阅图2，表示本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统的操作流程图。由图中可知，当车子行驶至装设有本发明系统的车道L1—Ln上时，此时于周边通讯模组将与车上通讯装置执行交易资料处理P1，并且同时于执法系统执行车辆资料处理P2，最后再将资料利用系统主控工业级个人电脑执行的多作业程式，进行车上通讯装置交易资料与执法系统车辆资料比对，然后交给后端帐务稽核系统处理P3。
本发明所提供的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，与其他常用技术相互比较时，具有下列的优点一、本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，该系统具有高传输速率通讯，故在车辆通过收费车道通讯区的短暂时间内可传输大量的资料，因此可提供较复杂的通讯安全机制，从而提高系统安全性。高传输速率亦能在极短的时间内完成通讯，所以即使车辆以高速(可达100Km/hr)通过收费车道通讯区，亦能正确无误地完成自动扣款交易程序，达到自动收费的功能。
二、本发明利用高速红外线通讯具进行多车道控制的电子收费车道系统，该系统是依据光学原理中红外线有光线直射的特性，所以红外线通讯可很容易地控制在特定区域内，因此可以很准确地捕捉到通讯区内通过的车辆，尤其使用于多车道电子收费时，不会产生如微波系统很难掌握通讯区而造成车辆识别混淆的困扰。
三、本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，该系统是采用红外线通讯方式，基于红外线的特性，它不会与其它射频系统之间产生互相干扰，且没有通讯频道的限制，对人体健康无任何的影响，不会造成使用者心理的负担。
四、本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，该系统中红外线通讯是以基频信号传送，所以电子电路的架构较为简单，不像微波通讯需要经载波调制与解调，因此制作成本低廉且维修保养较容易。
五、本发明利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，因采用多处理架构，所以可作多车道的扩充，以降低系统建置成本，并可使系统间的协调更容易。
上述详细说明是针对本发明的一个实施例作出的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技术构思所作出的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利保护范围中。
权利要求
1.一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是该系统由一主控电脑、一周边通讯模组以及一红外线通讯模组所组成，当车辆行驶至装设有本系统的车道上时，此时将由周边通讯模组与车上通讯装置执行交易资料处理，并且同时由执法系统执行车辆资料处理，最后再将经处理的资料通过系统主控工业级个人电脑执行的多工作业程式，进行车上通讯装置交易资料与执法系统车辆资料比对，然后传送给后端帐务稽核系统处理，以完成车辆自动收费、交通资讯传送与身份辨识。
2.按权利要求1所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的主控电脑，为本系统的主控中心，配合周边通讯模组，进行车上通讯装置交易资料的处理运算与协调，并指挥控制本系统各个模组的运作。
3.按权利要求1所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的周边通讯模组，它由一个中央处理器控制的通讯模组，其包括路侧大型显示装置通讯模组、红外线通讯模组的驱动模组与执法系统通讯模组；该路侧大型显示装置通讯模组，是用于将车辆收费即时状况与资料送至路侧大型显示装置；所述的红外线通讯模组的驱动模组，包括红外线通讯串列信号编码模组、红外线通讯串列信号解码模组与车上通讯装置唤醒信号控制模组；红外线通讯串列信号编码模组，用于将串列信号转换成适合红外线传送的信号，再将该信号传送至红外线通讯模组发射；红外线通讯串列信号解码模组，用于接收由红外线通讯模组送来的编码信号，将其转换成标准串列信号；车上通讯装置唤醒信号控制模组，用于控制红外线通讯模组何时送出唤醒信号；所述的执法系统通讯模组，用于接受由执法系统送来的车辆动态资料。
4.按权利要求1所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的红外线通讯模组包括红外线唤醒信号发射模组，用于将红外线唤醒信号发射至车上通讯装置；红外线信号发射模组，用于将红外线通讯信号发射至车上通讯装置；红外线信号接收模组，用于接收由车上通讯装置送来的红外线通讯信号。
5.按权利要求4所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的红外线信号发射模组，用于将红外线信号发射至车上通讯装置，该模组为具有高输入阻抗驱动与高速切换开关电路的红外线发射特性，On/Off切换频率可高达8MHz，所述系统欲下传至电子收费车上通讯装置的资料经红外线通讯串列信号编码模组编码后，再转换成以脉冲宽度调制方式的信号，最后经由所述的红外线脉冲发射模组将资料信号发送至电子收费车上的通讯装置。
6.按权利要求4所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的红外线信号接收模组，用于接收由车上通讯装置送来的红外线信号，所述模组具有高频宽与高增益接收放大电路的红外线脉冲接收功能，可接收高达IMBps速度的信号，由电子收费车上的通讯装置传送的资料经红外线通讯串列信号解码模组解码后，再转换成标准的串列信号送至系统处理。
7.按权利要求4所述的利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统，其特征是所述的红外线信号是采用非同步串列通讯方式，其原始资料为字节导向(byte—oriented)的1Mbps串列资料字节流，以非归零调制NRZ(NonRetumtoZero)的型式表示，每一字节宽度为1微秒，通讯编码模组将“0”字节的信号以3/8字节宽度脉冲调制，“1”字节的信号则不传送任何脉冲。
全文摘要
一种利用高速红外线通讯进行多车道控制的电子收费车道系统,该系统由一部工业级个人电脑、一组或以上的周边通讯模组与同组数的红外线通讯模组等构成;利用红外线为通讯媒介,与电子收费系统车上通讯装置进行资料的收发,利用红外线与电子收费车上通讯装置进行通讯,对行进中车辆可自动收费。适合多车道的多处理架构,扩展后用于多车道的收费,具有高通讯速度,易装于路侧,使系统间的协调更容易等优点。
文档编号G07B15/06GK1328312SQ0010916
公开日2001年12月26日 申请日期2000年6月13日 优先权日2000年6月13日
发明者徐成有, 龚大庆, 颜宏恺, 陈次郎, 吕光钦, 吕柏文, 钟银堂, 同少圣 申请人:中华电信股份有限公司