CN1949292A - 高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能运输***领域，具体涉及一种高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***及方法。该***：无源应答器，等距设置在高速公路的隔离带或左、右路肩上，每个无源应答器具有唯一的射频识别码，该射频识别码包括能够表征其所处位置的位置标识；阅读器，设置在车辆上，用于发射激活信号和从无源应答器接收包括射频识别码在内的射频信息，并通过无线通信网络与上位服务器进行数据交换；上位服务器，用来对从阅读器发回的射频信息进行分析和处理，获取和存储包括车辆所处车道、车速、相对位置在内的实时信息，并将相应信息发送回阅读器。本发明还涉及一种利用此种测量***实时测量在高速公路上行驶的车辆的车速和相对位置。该种***和方法可以达到较高的精度，无需在高速公路上配置电源，具有高可靠性，低成本，零维护性(对安装在高速公路上的器件而言)。

Description

高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***及方法

技术领域

本发明属于智能运输***领域，特别涉及RFID(射频识别)在高速公路安全管理方面的应用。

背景技术

高速公路网络的建设与发展对我国发展提高生产力，增强在经济全球化背景下的国际竞争力具有十分重要的作用。从长远看，对中国人民生活方式的现代化也将产生重要影响。

近几年，我国高速公路蓬勃发展，每年以几千公里的速度递增。作为国家的重要战略资源，高速公路线形好、路面平整、没有平交道口和慢速车的干扰，不仅提高运输效率，还能减少车辆损耗，其优越性十分突出。

但是，在安全方面，我国的高速公路却表现出了较高的事故率和伤亡率，这与国外情况形成了鲜明的对比。与一般公路相比，国外高速公路的死亡率约为一般公路的43％——76％；而我国，高速公路事故率和伤亡率却远高出一般公路，分别约为一般公路的4倍和8倍。尽管造成交通事故的原因是多方面的，但是我国高速公路实践中显然存在着自身的设计和管理上的诸多问题。尤其对于已建成的高速公路，如何加强其管理方法，改进其管理手段，是一个具有极高理论和实际价值的研究课题。

相关研究表明，通过合理控制机动车辆的车速及安全车距，可以有效地保障高速公路的交通安全和畅通，预防和减少交通事故。我国《道路交通安全法实施条例》第七十八条规定：高速公路应当标明车道的行驶速度，最高车速不得超过每小时120公里，最低车速不得低于每小时60公里。高速公路上行驶的小型汽车最高车速不得超过每小时120公里，其他机动车不得超过100公里。也就是说，我国规定的高速公路的行驶速度最快不能超过120公里，有限速交通标志或限速路面标志时应严格按标志规定的速度行驶。

同时，《实施条例》中还规定：在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，应当与同车道前车保持100米以上的距离，车速低于每小时100公里时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得少于50米。依据一般驾驶经验，车速与安全车距应为正比，如120公里时速时，车距应为120米，80公里时速时，车距应为80米，依此类推。

目前我国的高速公路管理***中，针对限速、限距方面的技术措施还十分有限。而现有的一些交通检测技术，如磁感应检测，波频车辆检测，视频检测等，其主要作用是检测道路流量以及为超速罚款提供参考依据，并不能减少高速公路的事故率及伤亡率。同时，各种检测手段都有各自的缺点(详见下表)，限制了其技术的发展和使用的推广，特别是高速公路上的电源问题难以解决，极大的限制了相关方案的实施。此外，这些检测技术对车辆的安全距离检测都束手无策。现在最常用的限距方法是在高速公路上设置车距确认标志及与之对应的车距确认标线，其作用仅仅是为驾驶者的主观判断提供一定的参考依据。因此，我国在高速公路安全管理及监控这一领域还存在着很大的空白。如何利用现代电子技术，准确有效的进行高速公路的安全管理，是一项迫在眉睫的研究课题。

技术	优点	缺点
			超声波检测	*体积小，易于安装	*性能随环境温度和气流影响而降低
微波多谱勒检测	*在恶劣气候下性能出色*直接检测速度	*不能检测静止或低速行驶的车辆*以向前方式用定向天线跟踪单车道
			徽波真实现场检测	*在恶劣气候下性能出色*可检测静止的车辆*可以侧向方式检测多车道*直接检测速度	*受到高度及距离限制*安装价格偏高
可见光视频检测	*可为事故管理提供可视图像*可提供大量交通管理信息*单台摄像机和处理器可检测多车道	*大型车辆能遮挡随行的小型车辆*阴影、积水反射或昼夜转换可造成检测误差
			红外线视频检测	*昼夜可采用同一算法而解决昼夜转换的问题*可提供大量交通管理信息	*可能需要很好的红外线焦平面检测器，也就是要用提高功率，降低可靠性来实现高灵敏度
声学检测	*根据特定车辆的声学特征识别该车辆	*为识别车辆需将接收信号进行大量的除去背景静噪声的处理
			磁力计检测	*可检测小型车辆，包括自行车*适合在不便安装线圈场合采用	*很难分辨纵向过于靠近的车辆
感应线圈检测	*线圈电子放大器已标准化*计数非常精确	*安装过程对可靠性和寿命影响很大*修理或安装需中断交通*影响路面寿命
			GPS定位***	*技术成熟、易于掌握*安装简单	*精度不够，且受美国政府控制*易受天气影响

射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是20世纪90年代开始兴起自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷，可工作于各种恶劣环境下，能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。

目前RFID技术处于迅速上升的时期，该技术被业界公认为是本世纪最有前途应用技术之一。尤其是随着射频识别技术理论的不断丰富和完善，单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。在我国RFID***已广泛应用于车辆自动识别(AVI)***、不停车电子收费(ETC)***、设备(物流)自动识别(AEI)***和门禁识别(GAI)***之中，大大推动了我国智能交通***(ITS)的发展。

最基本的RFID***由三部分组成：

1.标签(Tag，即射频卡)：

由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

从工作频率上来说，分为低频、中高频、超高频和微波。

从识别距离上来说，分为密耦合(0~1cm)、遥耦合(0~1m)和远距离***(＞1m)。

从能量供应上来说，射频标签分为有源和无源两种。无源射频标签，其自身没有电源。因此，无源射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型芯片的工作提供全部或部分能量。

从工作方式上来说，分为RTF和TTF两种方式，RTF(Reader Talk First)方式即阅读器先发言方式，只有当电子标签接收到特殊命令才发送数据。而TTF(Tag Talk First)方式为标签先发言方式，一旦射频卡进入阅读器的能量场即主动发送自身ID号。

按照封装方式分为只读卡(RO)、可读写卡(RW)和一次写入多次读出卡(WORW)。

2.阅读器：

读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。有些***还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主***)连接，进行数据交换。同时借鉴了移动通讯多种先进的技术，例如空分多址，频分多址和码分多址等，已经成功实现了多标签同时识别技术，解决了***读取多个电子标签的防冲突问题。

天线：在标签和读取器间传递射频信号。

***的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置天线发送出去；***接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主***进行相关处理；主***根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

中国专利02113003公开了一种防止高速公路追尾撞车的预警***。其技术方案为包括中央处理装置CP和由微波探测器、路终端和告警指示灯组成的检测线DL；检测线DL等间距地安装在高速公路全程双向车道的内侧并通过数据传输线路L1与中央处理装置CP连接，每个检测线分别与其前后检测线连接，检测线DL中的路终端分别与微波探测器和告警指示灯连接。预警方法中包括将检测线编号、车辆编号、通过时间、路边距、即时车速和正常车速的信息码组传送给相关检测线。最后由中央处理装置汇集、处理全线所有检测线发出的信息，显示全线所有车辆的实时位置和行车安全状况。该专利提供预警***利用微波探测器作为传感器件，通过检测线检测到车辆的“实际位置”即***根据车辆所处的位置，如车间距，车速度，前、后车的相对速度和位置、所处的车道等信息自身等信息，综合判断是否报警或告警。

中国专利申请200310100163公开了一种高速公路区间信号管理***。该管理***将一条高速公路划分为若干个首尾相接的封闭路段，在封闭路段中各等距离位置处设置有所述的车辆检测器，各车辆检测器通过***总线相连，***总线与指挥中心计算机连接；车辆检测器包括射频识别发射与阅读器、微处理器、电源和闪光告警器；该管理***还包括一个附加在车辆上的应答器，所述应答器在高速公路入口处用人工输入或电子自动编码输入的方式存储有当前车辆的识别信息；当车辆在高速公路的监测区间运行时，监测网络(每100-300米一个检测器)上的阅读器不断与车辆上的应答器进行数据交换，通过网络及交通控制中心的计算机。该专利申请采用了射频识别技术，并提出了将高速公区划分成封闭区间的管理方法，降低了数据处理和传输的难度。

上述两个专利或专利申请在实际应用中，检测器的间距一般都设置在100米或100米以上，对车辆的实时位置以及车速等信息的测量是无法精确检测到的，而如果将检测器的间距设立的很近，势必大大增加***运行成本，并降低了整个***的可靠性。此外，此两种检测***，都需要在高速公路上安装带有微处理器等有源器件的电路模块，难以达到高可靠性的性能要求，并且还存在***维护方面的问题。因而，上述的专利或专利申请对于道路管理、全面识别每辆车的信息等方面存在技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提出一种能够对在高速公路上行驶车辆的车速和相对距离进行实时测量***及方法，以达到对车辆进行安全监查和报警的作用。该种***和方法可以达到较高的精度，无需在高速公路上配置电源，具有高可靠性，低成本，零维护性(对安装在高速公路上的器件而言)。本发明的技术方案如下：

一种高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***，包括：

无源应答器，等距设置在高速公路的隔离带或左、右路肩上，每个无源应答器具有唯一的射频识别码，该射频识别码包括能够表征其所处位置的位置标识；

阅读器，设置在车辆上，用于发射激活信号和从无源应答器接收包括射频识别码在内的射频信息，并通过无线通信网络与上位服务器进行数据交换；

上位服务器，用来对从阅读器发回的射频信息进行分析和处理，获取和存储包括车辆所处车道、车速相对位置在内的实时信息，并将相应信息发送回阅读器。

在上述的有关车速和相对位置实时测量***中：在高速公路的隔离带或路肩两旁均设置有无源应答器，每个无源应答器的位置标识包括表征该无源应答器是处于左路肩、右路肩还是隔离带上的路带标识以及表征该无源应答器在高速公路上所处的地理位置的编码。

无源应答器的射频识别码最好还包括高速公路标号和车道数目编码。

阅读器最好设置三组天线阵，第一组天线阵为全向天线，为一条车道的宽度或一条车道的宽度与路肩的宽度的和；第二组为定向天线，接收来自隔离带一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍；第三组天线为定向天线，接收来自路肩一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍与路肩的宽度的和。

本发明还提供一种上述车速和相对位置实时测量***所采用测量方法，该方法包括下列步骤：

(1)由在高速公路上行驶的车辆上附加的阅读器发射激活信号；

(2)位于隔离带或左、右路肩的无源应答器在接收到激活信号后，发送包含其射频识别码在内的射频信息；

(3)由阅读器接收来自无源应答器的射频信息，并将其发送给上位服务器；

(4)由上位服务器根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息，判断该车辆当前行驶方向，计算其当前车速和相对位置。

上述的测量方法中，每个无源应答器的位置标识最好能包括表征该无源应答器是处于左路肩、右路肩还是隔离带上的路带标识、表征该无源应答器在高速公路上所处的地理位置的编码，并包括高速公路的车道数据编码；所述阅读器设置三组天线阵，第一组天线阵为全向天线，为一条车道的宽度或一条车道的宽度与路肩的宽度的和；第二组为定向天线，接收来自隔离带一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍；第三组天线为定向天线，接收来自路肩一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍与路肩的宽度的和。上位服务器可以根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息中包含的表征地理位置的编码，判断该车辆目前行驶的方向、车速和相对位置。

行驶在高速公路上的车辆上的阅读器可以根据所接收到的车道数据编码，判断该高速公路的车道数据，分别调整各组天线阵的开启和关闭，上位服务器根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息中包含的路带标识，判断该车辆所处的车道。

上位服务器在获得每辆车的行驶方向和车速、相对位置、占用车道信息后，对每一辆车辆，确定在其前面行驶且与其距离最近的同车道车辆，计算两车之间的距离。

本发明还可以通过测量发射功率和接收到的射频信号功率，计算带有阅读器的车辆在高速公路上所处的位置，进而计算车速。该方法是：应答器被激活信号激活后，发射包含射频识别标识的射频信号，车辆上的阅读器在接收到应答器发送的射频信号后，测定阅读器的发射功率及接收到的来自三个或三个以上应答器的射频信号的功率，由阅读器或上位服务器根据所接收到的有关功率，计算出带有阅读器的车辆在高速公路上所处的位置。

本发明在高速公路道路两旁等距离安放若干无源射频卡，车辆上的阅读器接收其射频信号，并利用无线市话网络将数据传给总控制***，总控制***通过计算和分析之后，再将相关信息传给阅读器，并以语音或者图像的形式进行显示，以达到向驾驶员示警的作用，具有如下的突出的有益效果。

(1)由于在发明中采用无源应答器，成本非常低，解决了目前在高速公路上没有电源设备的问题，具有高可靠性，低成本，零维护性(对安装在高速公路上的器件而言)。

(2)无源应答器可以密集安放在高速公路两侧，实现实时监控，控制精度大大提高。

(3)利用该方法可以实时测量车辆的车速以及车辆之间的行驶距离，并配合语音***，可以向驾驶人员报警，以达到安全行驶的目的。

附图说明

图1无源应答器设置示意图；

图2在高速公路上建立坐标示意图。

图中标号：

1内道；2中间道；3外道；4路肩；5隔离带；6无源射频卡；7射频识别码。

具体实施方式

本发明的测量***可分为以下三部分：

1、无源应答器(又称射频卡或标签)：

在高速公路的路肩4两旁和隔离带5上等距设置若干作为无源应答器的射频卡6，设置距离同测量精度有关。射频卡6采用无源、只读方式，成本非常低廉，而且本身不需要电源和电池，解决了高速公路无电源问题。同时，无源射频卡6不需要维护，且使用寿命很长，节省了大量的人力资源。其工作频率应在UHF(902-928MHz)频段内，识别距离可以达到15m以上，足以满足当前高速公路的设计要求(高速公路车道一般为4-5m宽)。采用TTF方式，识别速度快，适用于高速应用的场合。

在无源射频卡6的射频识别码7(ID号码)中，要设置路带标识，即表明其所处位置为左路肩4、右路肩4还是隔离带5，并依次设置顺序号码，以便能够表征其地理位置的顺序。此外，在ID号码中还可以包含高速公路的相应标号，高速公路的车道数目等编码。

2、阅读器：

每一车辆都配置一台阅读器。该阅读器可支持多天线接收和多标签读写。该阅读器带有无线通信接口，用来与上位服务器之间进行无线通信，实现数据交换。阅读器上还设计有报警电路，能够把由上位服务器发送回的指令转换成为相应的图像或者语音，以达到对驾驶员进行的警示作用。

每台阅读器在车辆底盘处为设置有三组天线阵。设高速公路每条车道宽度为x米，路肩4宽度为y米。第一组天线阵为全向天线，其接收范围应可调，为x米或(x+y)米。第二组为定向天线，接收来自隔离带5一侧的射频信号，其接收范围应可调，为x米或2x米。第三组天线为定向天线，接收来自路肩4一侧的射频信号，其接收范围应可调，为(x+y)米或(2x+y)米。

天线的接收方案有三种，第一种：关闭第一组天线；将第二组天线的接收范围调为x米；将第三组天线的接收范围调为(x+y)米。第二种：关闭第一组天线，将第二组天线的接收范围调为2x米；将第三组天线的接收范围调为(2x+y)米。第三种：开启第一组天线，将第二组天线的接收范围调为2x米；将第三组天线的接收范围调为(2x+y)米。

3、上位服务器：

上位服务器内包括数据库和应用程序接口及良好的数据管理软件和用户界面。数据库用来存储高速公路上行驶车辆的实时信息，包括每一车辆的车速，所属车道和与前车的行驶距离。终端每隔一定时间(例如10ms)从阅读器接收数据，然后用管理软件对从阅读器发送回来的数据进行存储、分析、处理，并将相应信息发送回阅读器。

具体的测量方法为：

方法一：

(1)根据车辆所接收到的射频识别号码中表征位置及顺序的部分，即可判断该车辆目前行驶的方向。

(2)区分车道的方法：

在设置识别信号时，有几位专门用于识别高速公路的车道数目。当车辆驶进高速公路时，可以根据其接收到的识别码7，判断该高速公路的车道数目，然后将天线设置为不同的方案，再确定其所处车道。

对于双车道高速公路，当接收到识别码7中的相关信息后，将天线设置为方案1。正常情况下，处于内道的车辆，第二组天线可以接收到来自隔离带5一侧的射频信号，第三组天线接收不到任何射频信号。而处于外道的车辆，第三组天线可以接收到来自路肩4一侧的射频信号，而第二组天线接收不到任何射频信号。由此既可判断车辆所处车道。

对于三车道高速公路，当接收到识别码7中的相关信息后，将天线设置为方案2。正常情况下，处于内道1的车辆，第二组天线可以接收到来自隔离带5一侧的射频信号，第三组天线接收不到任何射频信号。而处于外道3的车辆，第三组天线可以接收到来自路肩4一侧的射频信号，而第二组天线接收不到任何射频信号。而处于中间车道2的车辆，第二组天线可以接收到来自隔离带5一侧的射频信号，第三组天线可以接收到来自路肩4一侧的射频信号。

对于四车道高速公路，当接收到识别码7中的相关信息后，将天线设置为方案3。正常情况下，处于第一、二道(从隔离带5到路肩4依次为第一道到第四道)的车辆，第二组天线可以接收到来自隔离带5一侧的射频信号，第三组天线接收不到任何信号。将第一组天线的接收范围自动调节到x米，如果第一组天线能够接收到来自隔离带5一侧的射频信号，则车辆处于第一道，否则处于第二道。处于第三、四道的车辆，第二组天线接收不到任何信号，第三组天线可以接收来自路肩4一侧的信号。将第一组天线的接受范围自动调节到x+y米，如果第一组天线能够接收到来自路肩4一侧的信号，则车辆处于第四道，否则处于第三道。

如果某车道上的车辆接收到的射频信号异常，说明此时车辆很有可能处于换道的状态，应对其实施跟踪监测，考察若干组接收数据，再次确定其所处车道。

(3)由于在高速公路上行驶的车辆，其安全距离同其车速有密切的关系，所以首先需要实时确定每一辆车的行驶速度。由于安放的无源射频卡6之间的距离是一定的，记录每一辆车从接收到一个识别码7到接收到第二个(或第三个，根据实际情况而定)新识别码7的时间，距离/时间＝该车的车速。当上位服务器监测到某辆车的车速超出正常范围值，应向其阅读器发送指令，再转换成语音形式，对驾驶员进行警告。

(4)得到每辆车的行驶速度之后，可以计算其相应的安全距离。依据一般驾驶经验，车速与安全车距应为正比。对每一辆车(称当前车辆)，确定在其前面行驶且与其距离最近的同车道车辆(称为考察车辆)。确定方法为找到在同车道车辆中，接收到的射频码中位置标识与当前车辆相差最小的车即为考察车辆。每次当前车辆进入一个新领域，即接收到一个新的识别信号，则计算该车与当前车辆之间的距离，即两车所接收到的射频卡6之间的距离。如果该距离小于安全距离，需要立即对两名驾驶员报警，并启动监视***。

每次被测车进入一个新领域，都要检测下一辆车的识别码7，以确定两车之间的距离，根据实际距离可以启动不同的报警方式。直到之间距离大于安全距离，警报结束。然后，再次计算当前车辆车速及考察两车之间的距离。

当发现当前车辆或者考察车辆换道之后，需要重新确定当前车辆的考察车辆，即在其前面行驶且与其距离最近的同车道车辆。

下面给出无源射频卡6在公路上的位置以及射频识别码7的设定实例：

在某一段高速公路的左右路肩4以及隔离带5，设置三组无源射频卡6，每两个射频卡6之间的距离为10米。为每一个射频卡6设定唯一标识，其射频码格式如下表所示(该格式中并未包含相关协议中规定的其它标识位)。

074528     03     02   000001

高速公路    车道    路带

                          顺序标识

标识号码    数目    标识

某辆车A驶进该高速公路内，接收到识别信号0745280301000001和0745280302000001，如图1所示。可以判断出该高速公路的车道数目为3，则阅读器的天线采用方案2。再接收到下一个识别信号0745280302000002，对比位置码相同的两识别码中的表征顺序的标识，可以判断车辆A是正向行驶，即和设置射频号码顺序相同的方向行驶。同时，可以根据位置码确定该车处于外道。相隔0.6秒接收到第三个识别信号0745280302000003，可以计算出该车目前的行驶速度： 则车辆A与同车道车辆的最小距离应大于60米。检测到在车辆A正前方行驶的车辆B，其接收到的识别码为0745280302000008，即与A车之间的距离小于60米。对车辆A和B同时发出警告，并启动监视***，车辆A每次接收到一个新的识别信号，就对车辆A和B只见的距离考察一次。当车辆A接收到的识别码为0745280302000006时，发现车辆B接收到的识别码为0745280302000012，两个相应的无源射频卡之间距离已经超过60米，解除警告。

在车辆A接收下一个识别码0745280302000007时，再次计算当前车速，并考察同车辆B之间的距离。

之后，发现车辆A同时接收到两个识别码0745280302000008和0745280301000007。对其进行监视，车辆A连续同时接收到两个识别码，说明该车已经换到中间道。重新计算车速，并记录在其正前方行驶的车辆，考察两车之间的距离。

本发明还可以通过测量发射功率和接收到的射频信号功率，计算带有阅读器的车辆在高速公路上所处的位置，进而计算车速等。对此种测量方法的实施例详细说明如下：

工作频率为915MHz的RFID***采用无源反射调制技术，应答器以一定的调制方式将自身数据调制到射频信号上，并反射回去。根据远距离场随距离衰减的特性，可以估计从阅读器到应答器的功率传输效率，并根据电磁学理论，可以估算出由应答器反射的功率经自由空间衰减后到达阅读器的功率。通过测定阅读器发射功率及接收功率，并考虑到由于天气，道路情况等相关因素，加以修正因子，可以计算出带有阅读器的车辆同应答器，即射频卡之间的距离。如果某一车辆能够同时接收到来自三个或三个以上不同射频卡所发射的射频信号，则可以唯一确定其位置。

为高速公路建立坐标，纵轴为高速公路所分的车道，横轴将每个车道分成若干个小块(例如每隔两米分割一次)，如图2所示。车载阅读器每次可以同时接收到三个射频信号，既可以确定其所在车辆唯一坐标，纵轴代表其所处车道，横轴代表其在该车道上的位置。

连续接收若干个射频信号，根据同一组射频码的顺序即可确定其行驶方向。根据车辆的纵坐标即可确定其所在车道。根据接收两个同组射频码的相隔时间即可确定车速。根据该车与前车的坐标即可确定它们之间的距离，进而判断出它们之间的距离是否小于安全距离，并采取相应措施。

需要说明的是，本发明所涉及的射频卡、阅读器、天线模块、报警电路等，都属于已有技术并且已有多种形式和应用。在此不对细部特征再作叙述。此外，这里以本发明的实施例为中心展开了详细的说明，所描述的优选方式或具体实施方式，应当理解为本说明书仅仅是通过给出实施例的方式来描述发明，实际上在***构成和使用的某些细节上会有所变化，这些变化和应用都应该属于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***，包括：

无源应答器，等距设置在高速公路的隔离带或左、右路肩上，每个无源应答器具有唯一的射频识别码，该射频识别码包括能够表征其所处位置的位置标识；

阅读器，设置在车辆上，用于发射激活信号和从无源应答器接收包括射频识别码在内的射频信息，并通过无线通信网络与上位服务器进行数据交换；

上位服务器，用来对从阅读器发回的射频信息进行分析和处理，获取和存储包括车辆所处车道、车速、相对位置在内的实时信息，并将相应信息发送回阅读器。

2.根据权利要求1所述的车速和相对位置实时测量***，其特征在于，在高速公路的隔离带或路肩两旁均设置无源应答器，每个无源应答器的位置标识包括表征该无源应答器是处于左路肩、右路肩还是隔离带上的路带标识以及表征该无源应答器在高速公路上所处的地理位置的编码。

3.根据权利要求2所述的车速和相对位置实时测量***，其特征在于，所述无源应答器的射频识别码还包括高速公路标号和车道数目编码。

4.根据权利要求3所述的车速和相对位置实时测量***，其特征在于，所述阅读器设置三组天线阵，第一组天线阵为全向天线，为一条车道的宽度或一条车道的宽度与路肩的宽度的和；第二组为定向天线，接收来自隔离带一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍；第三组天线为定向天线，接收来自路肩一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍与路肩的宽度的和。

5.一种用于权利要求1所述高速公路上车辆的车速和相对位置实时测量***的测量方法，包括下列步骤：

(1)由在高速公路上行驶的车辆上附加的阅读器发射激活信号；

(2)位于隔离带或左、右路肩的无源应答器在接收到激活信号后，发送包含其射频识别码在内的射频信息；

(3)由阅读器接收来自无源应答器的射频信息，并将其发送给上位服务器；

(4)由上位服务器根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息，判断该车辆当前行驶方向，计算其当前车速和相对位置。

6.一种根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于：每个无源应答器的位置标识包括表征该无源应答器是处于左路肩、右路肩还是隔离带上的路带标识、表征该无源应答器在高速公路上所处的地理位置的编码，并包括高速公路的车道数据编码；所述阅读器设置三组天线阵，第一组天线阵为全向天线，为一条车道的宽度或一条车道的宽度与路肩的宽度的和；第二组为定向天线，接收来自隔离带一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍；第三组天线为定向天线，接收来自路肩一侧的射频信号，其接收范围可调，为一条车道的宽度的一倍或两倍与路肩的宽度的和。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，上位服务器根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息中包含的表征地理位置的编码，判断该车辆目前行驶的方向、车速和相对位置。

8.根据权利要求6或7所述的测量方法，其特征在于，行驶在高速公路上的车辆上的阅读器根据所接收到的车道数据编码，判断该高速公路的车道数据，分别调整各组天线阵的开启和关闭，上位服务器根据由车辆发送的来自相近无源应答器的射频信息中包含的路带标识，判断该车辆所处的车道。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，上位服务器在获得每辆车的行驶方向和车速、相对位置、占用车道信息后，对每一辆车辆，确定在其前面行驶且与其距离最近的同车道车辆，计算两车之间的距离。

10.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，应答器被激活信号激活后，发射包含射频识别标识的射频信号，车辆上的阅读器在接收到应答器发送的射频信号后，测定阅读器的发射功率及接收到的来自三个或三个以上应答器的射频信号的功率，由阅读器或上位服务器根据所接收到的有关功率，计算出带有阅读器的车辆在高速公路上所处的位置。

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