CN1558381A - 令牌式车速监测方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明为令牌式车速监测***及其方法，令牌装置(1)位于机动车上非屏蔽处，由天线(10)和与其连接的接收询问信号(5)和发射编码信号(6)装置构成，节点收发装置(2)位于公路沿线上，由天线(25)和接收编码信号装置和发射询问信号装置构成，接收编码信号装置通过传输***(3)将编码信号(6)输送到位于各个监测站的***主机(4)。

Description

令牌式车速监测方法及***

技术领域：

本发明与一种公路机动车辆超速行驶监测方法及***有关。

背景技术：

机动车辆超速行驶是引发交通事故的祸首，如何有效控制高速公路机动车辆的超速行驶是交通安全的重要研究课题。目前广泛应用于公路机动车辆行驶速度监测控制的产品大多是或固定安装于公路监测点或手持使用的测速雷达，因基于视频图像处理技术，该类产品存在着的一定的局限。例如：全天候作业能力差，只能在光线较好的白天正常发挥作用，在夜晚、大雨、大雾等气候条件下的监测效果明显降低；监测范围窄，基本上属于选点监测模式，不能做到全程式速度监测，使机动车辆的超速现象无法得以根治；在实现公路全程车速监控时***建设成本大，因而大多仅在特殊路段安装使用。

发明的内容：

本发明的目的是提供一种可对车辆进行全程式速度监测的令牌式车速监测方法及***。

本发明是这样实现的：

本发明令牌式车速监测***，令牌装置1位于机动车上微波非屏蔽处，由天线10和与其连接的接收询问信号5和发射编码信号6的装置构成，节点收发装置2位于公路沿线上，由天线25和接收编码信号6的装置和发射询问信号5的装置构成，接收编码信号6的装置通过传输***3将编码信号6输送到位于各个监测站的***主机4。

令牌装置1的壳体内有电源电路11和与内置式全向天线10连接的收发模式开关切换电路18，切换电路输出与信号收发模块13的输入端RX_IN连接，切换电路输入端通过功率放大器与收发模块13的输出端TX_OUT连接，信号收发模块13的输出端RX_OUT依次通过信号比较电路14、触发电路15、编码信号发生电路16、信号串行输出处理电路17与收发模块13的输入端DATA_IN连接。

信号比较电路14由串入并出移位处理电路54、比较电路55和***标识码产生电路56组成，处理电路54的寄存器组的1D端接收发模块13的RX_OUT端，寄存器组的输出端1D按位接比较电路55的相应的级联式数码比较器的对应的输入端口P₀、P₁、P₂、P₃脚，比较器的输入端Q₀、Q₁、Q₂、Q₃脚分别接电路56的各编码器的输出，编码器输入接设置钮组和触发脉冲，比较器的输出端接触发电路15的交叉耦合的两个或非门或两个与非门的输入端R_D，门电路的输出接编码信号发生电路16的编码器的输入端，编码器的输出接信号串行输出处理电路17的CT74LS199芯片的输入，芯片的输出接信号收发模块13的DATAIN脚，芯片的SH、CD脚接门电路G₂，Q_A，Q₇-Q。脚接门电路G₁，G₁，G₂的输出端连接发出并串完成标志信号。

节点收发装置2有电源电路27和与天线25连接的收发模式开关切换电路31，切换电路31RX_OUT端与信号收发模块30的RX_IN端连接，切换电路31TX_IN端经一功率放大器与收发模块30的TX_OUT端连接，收发模块30的RX_OUT端与应答信号转发模块32的RX_IN端连接，转发模块32的RX_OUT端通过传输***3与***主机4连接，节点询问信号生成电路28的输出与串行输出处理电路29连接，电路29的输出与收发模块30的DATA_IN端连接。

收发模块30为集成块LMX3162，信号转发模块13为集成块89C51，收发模式开关切换电路31为集成块2436400。

节点询问信号生成电路28有若干并联的8421BCD编码器，其输入端接设置钮组和触发脉冲，其输出端接串行输出处理电路29和CT74LS199芯片的D₀-D₇端，芯片的Q_A，Q₇-Q。脚接门电路G₇，SH，CD脚接门电路G₂，G₂的一端输入负脉冲启动信号，G₁和G₂的输出端输出并-串转换完成标志信号S，CT74LS199芯片输出串行数据到收发模块30的DATAIN端。

主机4包括微波接收主机37、网络交换机38和中央处理主机39，其中的中央处理主机39的壳体40内有处理主板41，主板41上有中央处理器50与存储器51、52、网卡47、显卡48，外接键盘/鼠标数据接口电路49连接，网卡47通过接口43与网络交换机38连接，网络交换机38与微波接收主机37或/和转发模块32连接。

本发明方法包括如下步骤：

(1)令牌装置在车辆进入入口监测站时发给车辆驾驶员，要求设置在微波信号非屏蔽位置，该令牌装置编号与车辆的车牌号由入口处工作人员录入到本主机***车辆进入登记表，并通过计算机网络以广播方式传输到接入网络的其它各监测站的主机，

(2)沿公路所有车流方向按一定的间距设置节点收发装置，节点收发装置的询问信号生成电路在时钟信号作用下，其数字编码信号发生电路产生一组编码信号，该信号可采用***安装时设定的标识码，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，形成可供发射的节点询问信号，通过天线发射到设定的由微波信号覆盖形成的节点询问信号触发区，

(3)令牌装置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触发区，令牌装置接收到节点询问信号后，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***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，触发其编码生成电路工作一次，编码生成电路将生成一串具有唯一性的定长编码字符，编码字符串在串行输出电路控制下，按由高位字节到低字节的顺序逐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收发装置的应答登记工作，一旦完成信号发射，收发模式开点电路状态翻转使令牌装置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令牌的应答信号后，经信号收发模块将令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向网络各主机***传送，

(5)主机***安装于各车速监控中心或公路收费站，当***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***的网络交换机；当***采用无线传输模式时，节点信号是经过微波传输基站逐段传递直至到达各主机***微波接收主机和网络交换机并最终进入主机***，

(6)各监测站主机***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，经处理后存入内存装置和硬盘存储装置；经计算、分析模块处理，得到各车辆在不同行驶路段的行驶速度，并由此速度和该段的限速标准判断其是否违章，

(7)当车辆到达出口监测站时，该站工作人员从***主机中调出从入口监测站传输到本站主机内的该车辆令牌登记信息，对该条登记信息标注撤销监测标识信息通过计算机网络以广播方式传输到接入网络的其它各入口处的主机***，使整个***的所有主机将该车的监状态予以撤销。

本发明***步骤(6)中***主机收到一条新的从节点收发装置传来的令牌编码数据和节点编号后，如果节点编号属别的出口站节点，则主机将其从本站在线监控车辆表中注销，如果属于车站在线临控车辆，则取***时间作为该车在当前节点的报到时间，与该车报到节点号，应答车辆牌号，令牌号一起记录到主机的《车辆行驶情况记录表》文件，***主机从《监测区间定义信息表》文件读取该区间的距离，计算出车辆在该区间行驶所花的时间，计算出该车区间车速和相关的车牌号、令牌号、区间号、车辆从该区间起始节点出发时间，终止节点到达时间一起登记到《车速计算表》文件，切换到下一计算区间，如果区间超界则返回，如果没有超界，则继续计算下一计算区间车的车速。

操作人员确定车辆对象，***确定当前监测计算区间，从车速表读取该车在该区间的行驶速度，读取该区间的车速限制标准，如果该车超速则在《车辆行驶监测表》置入该车该区间超速标志，切换到下监测区间，如果没有超过，则直接切换到下监测区间，如果区间超界，则返回，如果没有，则分析该车在下监测区间是否超速。

本发明的方法及装置可不受天气条件影响，全天侯全程监测机动车的车速，监测范围广，可根治机动车超速现象，***建设成本低。

附图说明：

图1为本发明***框图。

图2为令牌装置结构图。

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为编码信号发生电路组示意图。

图12为信号串行输出处理电路原理图。

图13为信号收发模块图。

图14为令牌装置电路原理图。

图15为节点收发装置电路原理图。

图16为在路车辆登记处理流程图。

图17为在路车辆数据采集流程图。

图18为在路车辆车速计算处理流程图。

图19为超速车辆分析处理流程图。

图20为数据结构说明表。

图21为令牌编号生成例的2进制说明表。

图22为编码生成电路依次输出数字信号波形说明表

具体实施方式：

本发明的***采用一种特制的令牌装置1、一种节点收发装置2、相应的传输***3和主机***4构成完整的处理***。其中节点收发装置2向令牌装置1发射节点询问(微波)信号5，令牌装置1在接收到节点询问信号后向节点收发装置2发射令牌编号(微波)信号6作为应答信号。

本发明的***结构参见附图1，令牌式公路车速监测***构成示意图。其中：

1＝令牌装置。是本专利***与被监测机动车辆随车使用的前端信号发生器。在车辆经过监测节点时受节点询问信号触发向***发出应答信号，***以此判定车辆的当前位置。

2＝节点收发装置。用于产生***询问信号以触发进入监测节点的令牌完成一次应答，并接收令牌应答时发射出的令牌编号信息。

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令牌应答信息传输到各监测站或收费站主机***。

4＝主机***。完成网络信号接收转换存储，运行专用软件以完成车速监测和管理。

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***标识代码，用以触发进入信号区内车辆中的令牌使其产生应答信号。

6＝令牌编号信号。在车辆经过监测节点时受节点询问信号触发后向***发出的应答信号，该信号为令牌自身的唯一编号。

令牌装置1有一个防震防尘的壳体7，壳体上有一个指示电源状态的小灯8和一个指示信号发射状态的小灯9；壳体中有一个电池11和相应的电源线路12为整个令牌装置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的接收状态或令牌编码信号6的发射状态；收发模式开关切换电路[18]的RX_OUT线与信号收发模块13的RX_IN引脚相连用于将接收到的节点询问信号[5]传入令牌、TX_IN线经一功率放大器与信号收发模块13的TX_OUT引脚相连用于将令牌编号信号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；一组受触发部件触发后进入工作状态的数字式编码信号发生电路16和一个由信号串行输出处理电路17组成的信号生成部件，

该生成部件提供本令牌的编号信号送入收发模块13的DATA IN引脚并经收发模块13处理后向天线发送令牌编号信号6。

令牌装置1结构参见附图2其中：

5＝节点询问信号。

6＝令牌编号信号。

7＝令牌外壳。

8＝电源状态指示灯。与电源相接，指示电源供电正常与否。

9＝发射状态指示灯。与收发模块13的RSSI引脚相接，指示信号接收和发射工作状态。

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＝无线收发模块。完成射频信号的接收和发射处理。其中TX_OUT引脚经功率放大器与收发模式开关切换电路18的TX_IN引脚相连、RX_IN引脚与收发模式开关切换电路18的RX_OUT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，V_DD引脚接电源输入，RX_OUT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，DATA_IN引脚作为令牌编码信号的输入与信号串行输出处理电路17连接接收令牌编码信号。收发模块的电路原理图参见附图6《收发模块的电路原理图》。

14＝节点询问信号比较电路。完成询问信号编码与令牌设定的***标识码之间的比较。电路原理参见附图7《编码比较电路原理图》。电路由串入并出移位寄存器组、比较电路组和***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13RX_OUT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，***标识码产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***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R_D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《触发电路原理图》。图中，R_DS_D为触发器的两个输入端，其中R_D为直接置0端，S_D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R_D直接与前述***标识码比较电路16的输出端相接。当***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***标识码比较电路输出高电平时，R_D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产生一组令牌编码信号。

16＝编码信号发生电路组。完成令牌或节点转发器***识别码的生成。电路原理参见附图10《编码信号发生电路原理图》。原理图中采用8421BCD码编码原理，将’0’～’9’数字信号转换为对应的2进制代码信号，由Y₃Y₂Y₁Y₀表示。电路的输出将作为下一级的信号串行输出处理电路17的D端输入。所采用的编码逻辑可表达为下列表达式：

$Y_3=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{D_8}\·\stackrel{\‾}{D_9}}{=D_8+D}_9$

$Y_2=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{D_4}\·\stackrel{\‾}{D_5}\·\stackrel{\‾}{D_6}\·\stackrel{\‾}{D_7}}=D_4+D_5+D_6+D_7$

$Y_1=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{D_2}\·\stackrel{\‾}{D_3}\·\stackrel{\‾}{D_6}\·\stackrel{\‾}{D_7}}=D_2+D_3+D_6+D_7$

$Y_0=\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{D_1}\·\stackrel{\‾}{D_3}\·\stackrel{\‾}{D_5}\·\stackrel{\‾}{D_7}\·\stackrel{\‾}{D_9}}=D_1+D_3+D_5+D_7+D_9$

17＝信号串行输出处理电路。用于将并行输入的数字编码序列信号变为串行输出信号。信号串行输出处理电路原理参见附图12《信号串行输出处理电路原理图》。其中的CT74LS199芯片在门电路G₁和G₂控制作用下，将D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁D₀转换为串行输出信号，送入信号收发模块13的DATA IN引脚并经其信号调制放大处理后作为本令牌的应答信号向节点转发装置发送。

18＝收发模式开关切换电路。控制令牌装置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《收发模式开关切换电路原理图》。电路采用《2436400一》开关芯片。其中芯片ANT_I/O引脚与天线连接；TX/RX引脚做为收/发模式切换开关，当该脚输入高电平时，芯片处于发送模式，令牌发射电路的射频信号从TX_IN引脚引入并发送至天线；当TX/RX引脚输入低电平时，芯片为接收模式，天线接收的射频信号从RX_OUT引出到接收电路。V_DD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发射处理和一个令牌编号信号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TX_OUT线经一功率放大器与收发模式开关切换电路31的TX_IN引脚相连用于将节点询问信号5向外发射，RX_IN引脚与收发模式开关切换电路31的RX_OUT引脚相连用于将接收令牌应答信号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DATA_IN引脚；以及一个与信号收发模块30RX_OUT引脚相连的令牌编号信号转发处理模块32完成接收令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＝令牌编号信号

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***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11。

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TX_OUT引脚经功率放大器与收发模式开关切换电路31的TX_IN引脚相连、RX_IN引脚与收发模式开关切换电路31的RX_OUT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，V_DD引脚接电源输入，RX_OUT引脚作为接收信号的输出与应答信号转发模块32RX_IN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，DATA_IN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。

31＝应答信号转发模块。采用可编程单片机芯片89C51。完成令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RX_OUT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***3采用传统的计算机网络传输机制，无线传输***采用传统的微波传输机制。

主机***4包括一套微波信号集中处理装置37、一套网络交换机38和一台中央处理主机39。微波信号集中处理装置37可采用普通的微波接收主机，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普通微波接收主机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***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中安装有一个车速分析专用软件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、区间车速计算，车辆区间超速分析等功能。

主机***结构参见附图4其中：

37＝微波接收主机

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、令牌装置在车辆进入监测入口或公路收费站时发予车辆驾驶人员，要求放置在被监测车辆内的微波信号非屏蔽位置。该令牌编号与车辆的车牌号信息由入口处监测主机***工作人员录入到本主机***，该信息通过计算机网络立即传输到接入网络的其他各入口处的主机***，以使该车辆信息能被***所有监测站或收费站主机***都能看见和使用。当车辆到达出口检测站或收费站出口时，该站工作人员从***中调出先前从入口站***传输到本站主机内的该车辆机令牌登记信息，对该条登记信息标注“撤销监测”状态标识，以完成对该车辆的出路口登记，其后，主机***将该车的“撤销监测”状态标识信息通过计算机网络以广播方式传输到接入网络的其他各入口处的主机***，以使整个***的所有主机将该对车的监测状态予以撤销。

2、本发明***的所有节点收发装置根据监测需要沿公路所有车流方向按一定的间距布局并固定安装在公路监测点以形成监测网。节点收发装置的询问信号发射处理部件在时钟信号作用下使数字编码信号发生电路不断产生一组编码信号，该信号可采用***标识码并在***安装前设定，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、令牌装置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，令牌装置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***设定码相符，则比较电路输出高电平，触发电路的S_D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，触发其编码生成电路工作一次，编码生成电路将生成一串具有唯一性的定长编码字符，编码字符串在串行输出电路控制下，按由高位字节到低位字节的顺序逐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令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令牌的应答信号后，经信号收发模块将令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向网络各主机***传送。

5、主机***安装于各车速监控中心或公路收费站。当***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***的网络交换机；当***采用无线传输模式时，节点信号是经过微波传输基站逐段传递直至到达各主机***微波接收主机和网络交换机并最终进入主机***。

6、各监测站主机***的专用软件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，经处理后存入内存装置和硬盘存储装置；经计算、分析模块处理，得到各车辆在不同行驶路段(区间)的行驶速度，并由此速度和该段的限速标准判断车辆的正常行驶或超速行驶，此判断结果提供监测管理人员作为车速管理的依据。

***的专用软件处理是***的后台处理中心，安装并运行于各检测站或收费站主机***中。通过计算机网络的数据互传，使专利***的专用软件在多主机***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站或收费站时令牌发予信息登记和网络传送模块、车辆行经各监测节点向***发出应答信息的数据自动采集处理模块、对监测区各机动车辆每一个监测区间(一节点到另一节点之间)行驶速度自动计算处理模块、以及对监测车辆超速行驶的分析处理模块等。为更好理解本专利***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或公路收费站时发予令牌时进入监测区登记处理和车辆即将退出监测区出口回收令牌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：由***操作人员确定要增加一条车辆进入记录信息后，由操作人员输入进入车辆的车牌号、所发予该车的令牌号，***将输入信息自动记录到车辆进入登记表文件中，并立即将车牌号、令牌号、入口站编号、入口登记时间等信息通过计算机网络传输到其他监测站或收费站的主机***，以使进入监测区的车辆信息在全网络的各主机***中均能看到并使用。车辆即将退出监测区出口回收令牌时的撤销车辆监测状态登记处理逻辑为：当车辆到达出口检测站或收费站出口时，该站工作人员从***中调出先前从入口站***传输到本站主机内的该车辆机令牌登记信息，对该条登记信息标注“撤销监测”状态标识，以完成对该车辆的出路口登记，其后，主机***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***。本专利的主机***专用软件的在路车辆登记处理逻辑参见附图16。

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的一条令牌编号数据时，立即分析该节点的编号是否属于另一个出口站的出口节点，不是，可判断该车为正常行驶途中，则取得主机***当前时间，与应答车牌号、令牌号和节点编号一起记录到《车辆行驶情况记录表》文件中。本专利的主机***专用软件的数据采集处理逻辑参见附图17。

其中的主机***专用软件的区间车速分析处理是在***完成车辆应答信息采集且数据记录到《车辆行驶情况记录表》文件后立即进行。***先从《监测区间定义信息表》读取该区间的距离，计算出车辆在该区间行驶所花时间，依据区间距离和时间计算出该车区间车速，和相关的车牌号、令牌号、区间号、和车辆从该区间起始节点出发时间、终止节点到达时间等参数一起登记到《车速计算表》文件。本发明的主机***专用软件的区间车速分析处理逻辑参见附图18。

其中的主机***专用软件的车辆区间超速分析处理是用户需要时启动运行。***先从《车速计算表》文件读取区间距离，并从《监测区间定义信息表》读取该区间的限速标准，依此判断车辆是否超速，如果超速，计算出超速数量和超限比例，再计入《车速计算表》文件该条记录与超速相关的字段中，并调用“超速警告画面处理”在计算机屏幕上显示出车辆超速警告画面；继而切换到下一监测区间重复上述计算和处理，如此循环将车辆行驶全程的超速情况全面分析和处理。本发明的主机***专用软件的车辆区间超速分析处理逻辑参见附图19。

其中的主机***专用软件的数据结构参见附图20。

***信号的流动及状态转换说明如下：

***在节点收发装置产生的询问信号和令牌装置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

***询问信号：由节点收发装置产生，经天线发射，由令牌接收。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***标识码，经其编码生成电路处理输出为一组(4个字符)并行输出的8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；

●令牌装置经天线接收到以上描述的射频信号(***询问信号)，经信号收发模块解调处理为基带信号；

●基带信号经令牌装置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，***询问信号状态转换周期结束。

●令牌应答信号：由令牌装置产生，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***询问信号相似，只是方向相反。简单描述如下：

●由令牌装置内部设定的编码开关组的状态开关值决定本令牌的编码值，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；

●该信号在令牌装置时序电路控制下，由并行输入变为串行输出的基带信号；

●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令牌射频信号(令牌应答信号)，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，令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***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令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。

本实施例中令牌装置1采用National公司的LMX3162集成芯片，该令牌装置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RX_IN引脚进入，经解调处理后通过RX_OUT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***标识编码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R_D输入导致触发器输出端Q输出一个触发脉冲，该脉冲将触发设定码编码电路的编码生成作业，同时该脉冲将送到信号开关电路的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，一组代表本令牌编号的编码信号在由8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4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引脚逐一将数据送入信号收发器的DATA_IN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，直至所有数据转换完毕。当最后一级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。

从令牌装置LMX3612芯片DATA_IN引脚串行输入的数据，经令牌装置的信号调制处理，从TX_OUT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***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引脚逐一将数据送入信号收发器的DATA_IN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***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DATA_IN引脚串行输入的数据，经节点收发装置的信号调制处理，从TX_OUT引脚输出，经开关电路到天线发射出去。

令牌应答信号6通过LMX3162信号收发器模块的RX_IN引脚进入，经解调处理后通过RX_OUT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令牌编号数据组合一起，从RX_OUT引脚输出到输出接口。数据经输出接口将传输到网络。

***编码体系设计例。

本发明的***编码体系包括：***标识码、令牌编号、节点编码和主机***编码。作为本发明的一个实施例，本发明***的编码体系可采用以下规则：

1、***标识码＝’6789’。

2、令牌编号互不相同，采用8个字符长，其内部产生并发射的编码采用与令牌印刷编码相同的编码。如“98765432”等。

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***编码用以区别不同的监测站和公路收费站，采用2位编码，如‘16’、‘12’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’98765432’的令牌在节点应答时发射出的应答编码为‘98765432’。假定车辆经过的节点编码为‘1033’，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+本令牌编号信息‘103398765432’，该数据将向网络***发出并传输到各监测站或收费站主机***。同理，该车到达‘1034’节点后，该节点所发出的数据为‘103498765432’。

Claims (10)

1、令牌式车速监测***，其特征在于令牌装置(1)位于机动车上微波非屏蔽处，由天线(10)和与其连接的接收询问信号(5)和发射编码信号(6)的装置构成，节点收发装置(2)位于公路沿线上，由天线(25)和接收编码信号(6)的装置和发射询问信号(5)的装置构成，接收编码信号(6)的装置通过传输***(3)将编码信号(6)输送到位于各个监测站的***主机(4)。

2、根据权利要求1所述的***，其特征在于令牌装置(1)的壳体内有电源电路(11)和与内置式全向天线(10)连接的收发模式开关切换电路(18)，切换电路输出与信号收发模块(13)的输入端(RX_IN)连接，切换电路输入端通过功率放大器与收发模块(13)的输出端(TX_OUT)连接，信号收发模块(13)的输出端(RX_OUT)依次通过信号比较电路(14)、触发电路(15)、编码信号发生电路(16)、信号串行输出处理电路(17)与收发模块(13)的输入端(DATA_IN)连接。

3、根据权利要求2所述的***，其特征在于信号比较电路(14)由串入并出移位处理电路(54)、比较电路(55)和***标识码产生电路(56)组成，处理电路(54)的寄存器组的1D端接收发模块(13)的RX_OUT端，寄存器组的输出端(1D)按位接比较电路(55)的相应的级联式数码比较器的对应的输入端(P₀、P₁、P₂、P₃)脚，比较器的输入端(Q₀、Q₁、Q₂、Q₃)脚分别接电路(56)的各编码器的输出，编码器输入接设置钮组和触发脉冲，比较器的输出端接触发电路(15)的交叉耦合的两个或非门或两个与非门的输入端R_D，门电路的输出接编码信号发生电路(16)的编码器的输入端，编码器的输出接信号串行输出处理电路(17)的CT74LS199芯片的输入，芯片的输出接信号收发模块(13)的DATAIN脚，芯片的SH、CD脚接门电路(G₂)，Q_A，Q₇-Q。脚接门电路(G₁)，G₁，G₂的输出端连接发出并串完成标志信号。

4、根据权利要求1所述的***，其特征在于节点收发装置(2)有电源电路(27)和与天线(25)连接的收发模式开关切换电路(31)，切换电路(31)RX_OUT端与信号收发模块(30)的RX_IN端连接，切换电路(31)TX_IN端经一功率放大器与收发模块(30)的TX_OUT端连接，收发模块(30)的RX_OUT端与应答信号转发模块(32)的RX_IN端连接，转发模块(32)的RX_OUT端通过传输***(3)与***主机(4)连接，节点询问信号生成电路(28)的输出与串行输出处理电路(29)连接，电路(29)的输出与收发模块(30)的DATA_IN端连接。

5、根据权利要求4所述的***，其特征在于收发模块(30)为集成块LMX3162，信号转发模块(13)为集成块89C51，收发模式开关切换电路(31)为集成块2436400。

6、根据权利要求4所述的***，其特征在于节点询问信号生成电路(28)有若干并联的8421BCD编码器，其输入端接设置钮组和触发脉冲，其输出端接串行输出处理电路(29)和CT74LS199芯片的D₀-D₇端，芯片的Q_A，Q₇-Q。脚接门电路(G₇)，SH，CD脚接门电路(G₂)，(G₂′)的一端输入负脉冲启动信号，G₁和G₂的输出端输出并—串转换完成标志信号S，CT74LS199芯片输出串行数据到收发模块(30)的DATAIN端。

7、根据权利要求1所述的***，其特征在于主机(4)。包括微波接收主机37、网络交换机38和中央处理主机39，其中的中央处理主机39的壳体40内有处理主板41，主板41上有中央处理器(50)与存储器(51)、(52)、网卡(47)、显卡(48)，外接键盘/鼠标数据接口电路(49)连接，网卡(47)通过接口(43)与网络交换机(38)连接，网络交换机(38)与微波接收主机(37)或/和转发模块(32)连接。

8、令牌式车速监测方法，包括如下步骤：

(1)令牌装置在车辆进入入口监测站时发给车辆驾驶员，要求设置在微波信号非屏蔽位置，该令牌装置编号与车辆的车牌号由入口处工作人员录入到本主机***车辆进入登记表，并通过计算机网络以广播方式传输到接入网络的其它各监测站的主机，

(2)沿公路所有车流方向按一定的间距设置节点收发装置，节点收发装置的询问信号生成电路在时钟信号作用下，其数字编码信号发生电路产生一组编码信号，该信号可采用***安装时设定的标识码，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，形成可供发射的节点询问信号，通过天线发射到设定的由微波信号覆盖形成的节点询问信号触发区，

(3)令牌装置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触发区，令牌装置接收到节点询问信号后，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***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，触发其编码生成电路工作一次，编码生成电路将生成一串具有唯一性的定长编码字符，编码字符串在串行输出电路控制下，按由高位字节到低字节的顺序逐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收发装置的应答登记工作，一旦完成信号发射，收发模式开点电路状态翻转使令牌装置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令牌的应答信号后，经信号收发模块将令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向网络各主机***传送，

(5)主机***安装于各车速监控中心或公路收费站，当***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***的网络交换机；当***采用无线传输模式时，节点信号是经过微波传输基站逐段传递直至到达各主机***微波接收主机和网络交换机并最终进入主机***，

(6)各监测站主机***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，经处理后存入内存装置和硬盘存储装置；经计算、分析模块处理，得到各车辆在不同行驶路段的行驶速度，并由此速度和该段的限速标准判断其是否违章，

(7)当车辆到达出口监测站时，该站工作人员从***主机中调出从入口监测站传输到本站主机内的该车辆令牌登记信息，对该条登记信息标注撤销监测标识信息通过计算机网络以广播方式传输到接入网络的其它各入口处的主机***，使整个***的所有主机将该车的监状态予以撤销。

9、根据权利要求8所述的***方法，其特征在于步骤(6)中***主机收到一条新的从节点收发装置传来的令牌编码数据和节点编号后，如果节点编号属别的出口站节点，则主机将其从本站在线监控车辆表中注销，如果属于车站在线监控车辆，则取***时间作为该车在当前节点的报到时间，与该车报到节点号，应答车辆牌号，令牌号一起记录到主机的《车辆行驶情况记录表》文件，***主机从《监测区间定义信息表》文件读取该区间的距离，计算出车辆在该区间行驶所花的时间，计算出该车区间车速和相关的车牌号、令牌号、区间号、车辆从该区间起始节点出发时间，终止节点到达时间一起登记到《车速计算表》文件，切换到下一计算区间，如果区间超界则返回，如果没有超界，则继续计算下一计算区间车的车速。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于操作人员确定车辆对象，***确定当前监测计算区间，从车速表读取该车在该区间的行驶速度，读取该区间的车速限制标准，如果该车超速则在《车辆行驶监测表》置入该车该区间超速标志，切换到下监测区间，如果没有超速，则直接切换到下监测区间，如果区间超界，则返回，如果没有，则分析该车在下监测区间是否超速。

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