专利名称：无线射频红外组合智能道闸及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种道间控制装置，尤其涉及一种无线射频红外组合智能道闸及控制方法。
背景技术：
现有的道闸控制系统可分为三类，第一类，是由人工来控制道闸的动作，管理人员人工识别车辆，进行收费、登记等工作，并控制道闸动作，这类装置设备简单，但耗费人力， 需要有人长期值守，车辆较多时，效率低下；
第二类是利用无源射频识别装置来控制道间的动作，在道间口安装射频读卡器，射频读卡器读取无源IC卡中的信息，并控制道闸开启，这类装置按射频读卡器的识别距离又可细分为长距和短距两种，短距方式需要驾驶员停车刷卡，这种方式对于道闸口设置在上坡路段的情况，尤其不便，而且由于驾驶技术的差异以及读卡器的设置位置固定，再加上人和车辆尺寸的个体差异，有时驾乘人员还需要下车刷卡；长距方式虽然避免了需要停车或下车刷卡的问题，但当车辆较多，前后车距较近时，道间控制装置无法判断读卡器是读取的哪辆车的信息，若有IC卡的车辆前面有无IC卡的车辆，IC卡激活道间后无卡车辆也可通行， 从而给管理带来混乱和不便。第三类是利用有源卡射频识别装置来控制道间的动作，其原理与第二类控制装置基本类似，而且它也存在“有卡车在后无卡车在前而无法区别”的问题。
发明内容
本发明提出了一种无线射频红外组合智能道闸，其装置构成为它由道闸控制装置、红外光接收器、红外光发射器、无线收发模块一、处理器、无线收发模块二和管理电脑组成；
其中，红外光发射器和无线收发模块一都与处理器通信连接；红外光发射器、无线收发模块一、处理器三者均设置于汽车上，形成车载一体装置；
沿汽车行进方向，间隔一定距离顺次设置无线收发模块二、红外光接收器和道间控制装置；无线收发模块二和道间控制装置都与管理电脑通信连接，红外光接收器与道间控制装置通信连接；
红外光接收器与红外光发射器互相匹配，无线收发模块一与无线收发模块二互相匹配。在道间控制装置所在位置处及道沿边恰当位置处设置多点超声波感应器，多点超声波感应器与道间控制装置通信连接。所述红外光发射器所发射的光束形成一扇形区域，扇形区域所在平面与红外光接收器2的接收面的朝向互相平行。本发明还提出了一种对前述无线射频红外组合智能道间进行控制的方法，其控制步骤为1)在汽车上设置由红外光发射器、无线收发模块一和处理器组成的车载一体装置，为每台汽车分配唯一的识别编码，每个识别编码记录在各自车辆的处理器中； 所有已分配的识别编码都记录在管理电脑中，
2)通过道间前，启动车载一体装置，处理器控制无线收发模块一向周边区域发射包含本车识别编码的射频信号，
3)固定式的无线收发模块二探测周围是否有包含识别编码的射频信号，有，则将信号对应的识别编码传输到管理电脑；
4)管理电脑将接收到的识别编码与已分配的识别编码进行核对，核对成功，则管理电脑为此识别编码生成一随机的钥匙码，并将钥匙码的信息通过无线收发模块二向无线收发模块一发送；同时将钥匙码的信息发送至道闸控制装置；
5)无线收发模块一接收到包含钥匙码信息的信号后，将钥匙码的信息传输到处理器， 处理器控制红外光发射器持续发射包含钥匙码信息的红外光束；
6)当红外光接收器接收到包含钥匙码信息的红外光束后，将解码出的钥匙码信息传输到道闸控制装置，道闸控制装置将来自红外光接收器的钥匙码信息与来自管理电脑的钥匙码信息进行比对比对成功，则道闸控制装置控制道闸开启。车辆通过道闸后，驾驶员即可控制车载一体装置关闭。本发明的有益技术效果是装有车载一体装置的车辆，无需停车即可通过道闸，还可对车辆进行识别，杜绝了无权限车辆混杂在有权限车辆中侥幸通过，可用于不准外来车辆进入的特殊区域的无人值守。
图1、本发明的装置设置位置示意图； 图2、本发明的控制方法的程序框图。
具体实施例方式从背景技术中的描述我们可以看出，采用无源射频识别装置和有源卡射频识别装置的长距识别功能来对道间进行管理是很好的替代人工管理的手段，可大大加快车辆通过道闸的速度，但实际工程中却无法得到应用，究其原因，主要是有卡、无卡车辆混杂时，很难区别道间的激活信号是来自哪辆车的，而且无源射频识别装置和有源卡射频识别装置的识别距离难于精确控制，这就会造成采用现有的长距识别装置来管理道间时，难免没有不法车辆乘机混出道闸，造成监管漏洞，带来隐患；如果采用短距识别装置来管理道闸，驾乘人员需要停车或下车进行刷卡操作，车辆较多时就容易在道闸处形成拥堵，为了解决这些问题，本发明提供了一种既无需停车、下车刷卡，又可对车辆进行识别的无线射频红外组合智能道闸，其方案为
它由道间控制装置1、红外光接收器2、红外光发射器3、无线收发模块一 4、处理器5、无线收发模块二 6和管理电脑7组成；
其中，红外光发射器3和无线收发模块一 4都与处理器5通信连接；红外光发射器3、 无线收发模块一 4、处理器5三者均设置于汽车上，三种装置可独立设置，但考虑节省空间以及车内的美观性，可将其整体封装，形成车载一体装置；
沿汽车行进方向，间隔一定距离顺次设置无线收发模块二 6、红外光接收器2和道闸控制装置1 ；无线收发模块二 6和道间控制装置1都与管理电脑7通信连接，红外光接收器2 与道闸控制装置1通信连接；
红外光接收器2与红外光发射器3互相匹配，无线收发模块一 4与无线收发模块二 6 互相匹配。道闸控制装置1依据红外光接收器2是否接收到来自红外光发射器3的光束信号来判断是否开启道闸，而红外光是直线传播，可以被物体阻挡，这就有效地避免了有源或无源卡射频识别控制装置中无线电磁波穿透、绕行控制的缺陷，采用红外钥匙码技术，解决了现有远距控制技术中，有卡车辆和无卡车辆排队过道间时，识别系统无法区分哪辆车已经完成刷卡操作，哪辆车没有刷卡的问题，杜绝了无卡车辆混杂在有卡车辆中一起混出道闸的可能性。前述文字所介绍的装置即是本发明的无线射频红外组合智能道闸的结构，它配合本发明专为其设计的控制方法，即可实现有权限车辆无停留过间以及无权限车辆无法过闸的功能，可用于车辆进出频繁的大型停车场、收费公路的管理，如开辟单独的专用通道，供设置有车载一体装置的车辆快速通行，而且能够杜绝没有车载一体装置的车辆混杂在有车载一体装置的车辆中混出，还可用于一些需要保密的部门，或高级住宅区等不允许外来车辆进入的区域的道闸管理，可实现无人化管理。本发明装置也可与现有的有源或无源识别装置一起使用，只需在道闸控制装置1 之前的位置设置读卡器或取卡机即可，既能让设置有车载一体装置的车辆通过，也能让临时取卡、刷卡的车辆通过。道闸控制装置1所在位置处及道沿边恰当位置处设置了多点超声波感应器9，多点超声波感应器9与道闸控制装置1通信连接，多点超声波感应器9用于检测车辆是否已经通过道间，道间控制装置1根据多点超声波感应器9传回的信号计算机分析，确定是否关闭道闸。所述红外光发射器3所发射的光束形成一扇形区域，车辆前进时，光束所形成的扇形区域向车辆前进方向成平移状态运动，且扇形区域所在平面与红外光接收器2的接收面的朝向互相平行，车辆只有运动到特定的位置时，红外光接收器2才能接收到红外光发射器3所发射的光束，如果已刷卡(即已经收到钥匙码的车辆)车辆与红外光接收器2之间还存在未刷卡车辆，未刷卡车辆会将红外光发射器3发射的红外光遮挡，已刷卡车辆的刷卡操作就不会使道间开启，避免了未刷卡车辆混过道间；也可以将红外光接收器2设置在离道闸不足一个车身长度的距离范围内，这就可以保证了发射红外光的车辆与道闸之间没有其它车辆，从根本上解决了射频识别装置无法进行定向识别的问题，这就解决了现有的有源或无源识别装置作长距离识别应用时，无法判断最靠近道闸的车辆是否为已刷卡车辆的问题。如用于只允许设置有车载一体装置的车辆通过的场所，可将红外光接收器2与道闸的间隔距离适当延长，使车辆到达道闸前道闸提前打开，保证车辆可以以更快的速度通过道闸。本发明的控制方法为1)在汽车上设置由红外光发射器3、无线收发模块一 4和处理器5组成的车载一体装置，为每台汽车分配唯一的识别编码，每个识别编码记录在各自车辆的处理器5中；所有已分配的识别编码都记录在管理电脑7中，
2)通过道间前，启动车载一体装置，处理器5控制无线收发模块一 4向周边区域发射包含本车识别编码的射频信号，
3)固定式的无线收发模块二6探测周围是否有包含识别编码的射频信号，有，则将信号对应的识别编码传输到管理电脑7 ；
4)管理电脑7将接收到的识别编码与已分配的识别编码进行核对，核对成功，则管理电脑7为此识别编码生成一随机的钥匙码，并将钥匙码的信息通过无线收发模块二 6向无线收发模块一 4发送；同时将钥匙码的信息发送至道闸控制装置1 ；
5)无线收发模块一4接收到包含钥匙码信息的信号后，将钥匙码的信息传输到处理器 5，处理器5控制红外光发射器3持续发射包含钥匙码信息的红外光束；
6)当红外光接收器2接收到包含钥匙码信息的红外光束后，将解码出的钥匙码信息传输到道闸控制装置1，道闸控制装置1将来自红外光接收器2的钥匙码信息与来自管理电脑 7的钥匙码信息进行比对比对成功，则道闸控制装置1控制道闸1-1开启。 本发明中的红外光发射器3所发射的包含钥匙码信息的红外光束，其性质类似红外遥控信号，它所包含的钥匙码信息是由管理电脑7随机产生，在裸露的无线和红外传输通道上，还可采用现有的加密机制对所传输信息(如注册身份信息、随机红外钥匙码等)进行加密，以增强其安全性。
权利要求
1.一种无线射频红外组合智能道闸，其特征在于它由道闸控制装置(1)、红外光接收器(2)、红外光发射器(3)、无线收发模块一(4)、处理器(5)、无线收发模块二(6)和管理电脑(7)组成；其中，红外光发射器(3 )和无线收发模块一(4 )都与处理器(5 )通信连接；红外光发射器(3)、无线收发模块一(4)、处理器(5)三者均设置于汽车上，形成车载一体装置；沿汽车行进方向，间隔一定距离顺次设置无线收发模块二(6)、红外光接收器(2)和道闸控制装置(1)；无线收发模块二(6)和道间控制装置(1)都与管理电脑(7)通信连接，红外光接收器(2)与道闸控制装置(1)通信连接；红外光接收器(2)与红外光发射器(3)互相匹配，无线收发模块一(4)与无线收发模块二(6)互相匹配。
2.根据权利要求1所述的无线射频红外组合智能道闸，其特征在于道闸控制装置(1) 所在位置处设置有多点超声波感应器(9 )，多点超声波感应器(9 )与道间控制装置(1)通信连接。
3.根据权利要求1所述的无线射频红外组合智能道闸，其特征在于所述红外光发射器(3)所发射的光束形成一扇形区域，扇形区域所在平面与红外光接收器2的接收面的朝向互相平行。
4.一种如权利要求1所述的无线射频红外组合智能道闸的控制方法，其特征在于其控制步骤为1)在汽车上设置由红外光发射器(3)、无线收发模块一(4)和处理器(5)组成的车载一体装置，为每台汽车分配唯一的识别编码，每个识别编码记录在各自车辆的处理器(5)中；所有已分配的识别编码都记录在管理电脑(7)中，2)通过道间前，启动车载一体装置，处理器(5)控制无线收发模块一(4)向周边区域发射包含本车识别编码的射频信号，3)固定式的无线收发模块二(6)探测周围是否有包含识别编码的射频信号，有，则将信号对应的识别编码传输到管理电脑(7)；4)管理电脑(7)将接收到的识别编码与已分配的识别编码进行核对，核对成功，则管理电脑(7)为此识别编码生成一随机的钥匙码，并将钥匙码的信息通过无线收发模块二(6) 向无线收发模块一(4)发送；同时将钥匙码的信息发送至道闸控制装置(1)；5)无线收发模块一(4)接收到包含钥匙码信息的信号后，将钥匙码的信息传输到处理器(5)，处理器(5)控制红外光发射器(3)持续发射包含钥匙码信息的红外光束；6)当红外光接收器(2)接收到包含钥匙码信息的红外光束后，将解码出的钥匙码信息传输到道闸控制装置(1 )，道闸控制装置(1)将来自红外光接收器(2)的钥匙码信息与来自管理电脑(7)的钥匙码信息进行比对比对成功，则道闸控制装置(1)控制道闸(1-1)开启。
全文摘要
本发明公开了一种无线射频红外组合智能道闸，它由道闸控制装置、红外光接收器、红外光发射器、无线收发模块一、处理器、无线收发模块二和管理电脑组成；其中，红外光发射器和无线收发模块一都与处理器通信连接；红外光发射器、无线收发模块一、处理器三者均设置于汽车上，形成车载一体装置；沿汽车行进方向，间隔一定距离顺次设置无线收发模块二、红外光接收器和道闸控制装置；无线收发模块二和道闸控制装置都与管理电脑通信连接，红外光接收器与道闸控制装置通信连接；红外光接收器与红外光发射器互相匹配，无线收发模块一与无线收发模块二互相匹配。本发明的有益技术效果是装有车载一体装置的车辆，无需停车即可通过道闸，还可对车辆进行识别，杜绝了无权限车辆混杂在有权限车辆中侥幸通过，可用于不准外来车辆进入的特殊区域的无人值守。
文档编号G07B15/06GK102176250SQ20111004824
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者徐凯, 李伟, 许强 申请人:重庆交通大学