Die vorliegende Erfindung betrifft transpondergestützte Betriebsweisen, beispielsweise auf Fahrzeugen montierte Transpondersysteme und, genauer gesagt, ein Transponder-Erfassungssystem, welches die Phasenfront eines Signales mißt, das von dem Transponder ausgesendet wird, und diese Information benützt, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem bestimmten Gebiet befindet.

In mit Schranken versehenen Maut-Einsammelsystemen und anderen Arten von transpondergestützten Betriebsweisen ist die Trennung von Fahrzeugen, die mit Transpondern ausgerüstet sind, und die nicht mit Transpondern ausgerüstet sind, ein Schlüsselmerkmal bei der Systemplanung. Herkömmlicherweise wird dieser Vorgang durch die Auswertung des Antennenmusters des Transponder-/Lese-Kommunikationssystems bewerkstelligt. Die Antenne ist auf den Entscheidungsbereich fokussiert, und wenn in diesem Antennenmusterbereich Kommunikationen stattfinden, dann wird das Fahrzeug als einen Transponder enthaltend deklariert und die elektronische Verarbeitung wird vorgenommen. Das Problem bei dieser Lösung besteht darin, daß die Antennencharakteristik klein genug sein muß, um eine Kommunikation mit Fahrzeugtranspondern neben dem Entscheidungsbereich und eine Zuordnung dieser Kommunikationen zu einem nicht mit einem Transponder ausgerüsteten Fahrzeug in dem Entscheidungsbereich zu vermeiden. Diese benachbarten Transponder können hinter dem im Entscheidungsbereich befindlichen Fahrzeug liegen, d. h. es kann sich um Ablesungen von Fahrzeugen Stoßstange-an-Stoßstange handeln, oder es kann sich um Transponder in der Nachbarlinie handeln, d. h., es kann sich um Ablesungen quer zur Linie oder Schlange handeln. Ein weiteres Problem tritt auf, wenn eine Vielzahl von Fahrzeugen, welche jeweils mit Transponder ausgerüstet sind, an der Schranke der Reihe nach ankommen. Wenn das System mit den Fahrzeugen in einer Reihenfolge kommuniziert, die von der Reihenfolge verschieden ist, in welcher sie körperlich ankommen, dann wird ein Fehler gemacht, da die Fahrzeuge in der "elektronischen Reihenfolge" und nicht in der körperlichen Reihenfolge bearbeitet werden. Dieser Fehler, d. h. eine Ablesung außerhalb der Reihenfolge, ordnet das falsche Fahrzeug einer Aussendung zu und kann zu dem Ergebnis führen, daß ein Fahrzeug nicht richtig bearbeitet wird.

Herkömmliche Systeme versuchten diese Schwierigkeiten auf vier grundsätzliche Arten zu beheben. Erstens wird der Kommunikationsbereich der Antenne so klein wie möglich gemacht, während man versucht, eine zuverlässige Verarbeitung aufrechtzuerhalten. Zum zweiten werden die verarbeiteten Daten auf einem Minimum gehalten, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit wird begrenzt, so daß die Zeitdauer, in welcher sich das Fahrzeug in der Kommunikationszone befindet, mehrfache Kommunikationsversuche zuläßt, wodurch die Wirkungsweise verbessert wird. Drittes wird durch Planung der Sperren und Schranken und durch Montage der Antenne versucht, Mehrfachweg-Effekte zu minimieren und zu steuern, so daß die Kommunikationszone eine minimale Anzahl von möglichen Schwachstellen hat. Viertens wird der Transponder in dem Fahrzeug so montiert, daß sämtliche Fahrzeuge dasselbe Antennenmuster und dieselbe Kommunikationsüberdeckung aufweisen. Im Extrem bedeutet dies, daß die Transponder leistungsabgestimmt sind, um eine zuverlässige Kommunikationsüberdeckung zu erhalten. Unterschiedliche Techniken wurden zum Erreichen dieser Fehlerverminderungsfunktionen eingesetzt. In einem Lösungsansatz bestrahlt eine Richtantenne einen kleinen Bereich der Straße und begrenzt den Kommunikationszonenbereich durch Verwendung einer Rückstrahl-Kommunikationstechnik. Dies bewirkt eine Wegverlustdämpfung, die mit dem Faktor R4 zunimmt, und verbessert so die Abdeckungs-Steuermöglichkeit. Zusätzlich hat der Transponder einen besonderen Platz im Fahrzeug und ein Fahrzeugdetektor aktiviert den Kommunikationsprozeß. Durch diese Technik wird der Ort des Transponders kritisch und Änderungen des Transponderantennenmusters von Fahrzeug zu Fahrzeug verursachen viele Verarbeitungsfehler. Die Verwendung des Fahrzeugdetektors zur Aktivierung der Verarbeitung minimiert Verarbeitungsfehler, setzt jedoch die Qualität der Einsammlung herab, da die Wahrscheinlichkeit der Fahrzeugerfassung dann mit der Kommunikations-Verarbeitungswahrscheinlichkeit multipliziert wird. Vorgeschriebene Erfolgswerte von mehr als 99,995% Wahrscheinlichkeit einer richtigen Verarbeitung machen diesen Lösungsansatz unattraktiv.

In einem anderen Lösungsansatz werden in die Straße eingebettete Antennen für die Kommunikation mit den mit Transpondern ausgerüsteten Fahrzeugen verwendet. Die Transponder werden dann an der Stoßstange des Fahrzeugs befestigt, wodurch die Kommunikationszone gesteuert wird, die zur Durchführung der Verarbeitung verwendet wird. Die Straßenantennen sind in der Installation teuer und bei Fehlern muß für die Reparatur die Straße aufgerissen werden, so daß die betreffende Verkehrslinie geschlossen werden muß. Zusätzlich macht die Befestigung des Transponders an der Stoßstange ein bedeutend robusteres Gehäuse erforderlich und bereitet Schwierigkeiten bezüglich einer Fahrzeugführer-Schnittstelle zu den Systemverarbeitungsergebnissen.

Die EP 0 580 139 offenbart ein Transponder-Ortungs- und -Erfassungssystem und ein Verfahren, welches eine phasengesteuerte Gruppenantenne mit einer Mehrzahl von Gruppenantennenelementen für den Empfang eine Signals von einem Transponder verwenden, der auf einem Fahrzeug montiert ist. Eine Mehrzahl von Phasendetektoren und eine Mehrzahl von Einfallswinkelprozessoren ist vorgesehen. Außerdem ist ein Positionserrechnungsprozessor im System enthalten.

Die GB 2 253 107 offenbart ein Verfahren und ein System zur Ortung beweglicher Strahlungsquellen. Zwei oder mehr Antennengruppen werden abgetastet, um Minima in den zugehörigen Komponenten der Spektren zu erhalten, die von ihren Differenzmustern abgeleitet werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Transponder-Erfassungssystem zum Erfassen des Vorhandenseins eines mit einem Transponder ausgerüsteten Fahrzeugs in einer Erfassungszone beschrieben, wie in den anliegenden Ansprüchen beschrieben ist.

Das Transponder-Erfassungssystem enthält eine erste und eine zweite Antennengruppe, wobei jede Gruppe eine Mehrzahl von Antennenelementen enthält, welche eine Gruppenziellinie definieren. Die Antennengruppen sind an beabstandeten Orten relativ zu der Erfassungszone gelegen, wobei jede Gruppenziellinie auf die Erfassungszone aus unterschiedlichen Richtungen gerichtet ist. Das System enthält weiter Empfängermittel, welche auf die Transpondersendungen ansprechen, welche von dem mit dem Transponder ausgerüsteten Fahrzeug empfangen werden, um für jede Gruppe ein Summensignal, das der Summe von Signalbeiträgen von jedem in der Gruppe enthaltenen Element entspricht, und ein Differenzsignal zu liefern, das der Differenz zwischen Signalbeiträgen von jedem in der Gruppe enthaltenen Element entspricht. Verarbeitungsmittel, welche auf die jeweiligen Gruppen-Summen- und -Differenzsignale ansprechen, bestimmen, ob ein mit dem Transponder ausgerüstetes Fahrzeug sich innerhalb der Erfassungszone befindet. Die Verarbeitungsmittel enthalten Mittel, welche auf die Summensignale ansprechen, um zu bestimmen, ob ein gültiges Transpondersignal durch das System empfangen wurde, sowie Mittel, die auf die genannten Differenzsignale ansprechen, um zu bestimmen, ob sich das mit dem Transponder ausgerüstete Fahrzeug innerhalb der Erfassungszone befindet.

Die Erfindung kann auch mit einer einzigen Antennengruppe in Anwendungsfällen mit beispielsweise einer einzigen Fahrspur verwendet werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird das vorliegende Transponder- Erfassungssystem in einem mit Schranken ausgerüsteten Maut-Einsammlungssystem zur Bestimmung von Fahrzeug-Mautsätzen für den Zugang zu einer mautpflichtigen Straße verwendet. Das Mauterhebungssystem enthält einen Mauterhebungs-Schrankenbereich, welcher die Fahrzeugerfassungsszone definiert, einen Fahrzeugdetektor zum Erfassen des Vorhandenseins eines Fahrzeugs in der Erfassungszone, und einen Mautscheinspender zur Abgabe von Mautscheinen an Fahrzeuge, welche in die Erfassungszone einfahren. Das Transponder-Erfassungssystem detektiert das Vorhandensein eines mit einem Transponder ausgerüsteten Fahrzeugs in der Erfassungszone. Mittel, die auf den Erfassungssystemprozessor ansprechen, bestimmen, daß ein erfaßtes Fahrzeug in der Erfassungszone mit einem Transponder ausgerüstet ist, um die Betätigung des Mautscheinspenders zu unterdrücken und elektronisch einen Maut-Belastungsbetrag an das mit dem Transponder ausgerüstete Fahrzeug auszugeben. Jedes mit Transponder ausgerüstete Fahrzeug erhält einen einzigartigen Code zugeordnet, wobei der Transponder für ein damit ausgerüstetes Fahrzeug ein Hochfrequenzsignal aussendet, das mit dem einzigartigen Code codiert ist, und das Transponder-Erfassungssystem gewinnt den Code aus der empfangenen Transpondersendung wieder, um den elektronischen Belastungsbetrag dem Fahrzeug zuzuordnen, welchem auch der besagte einzigartige Code zugeordnet ist.

Andere Systeme mit Transpondern im Fahrzeug und Verarbeitungseinrichtungen in einem Container, welche die Korrelation oder Zuordnung einer elektronischen Transponderidentifizierung zu einem körperlichen Objekt erfordern, können andere Ausführungsformen der Erfindung verwenden.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Systems, bei welchem erfindungsgemäß eine Verarbeitung des Signaleinfallswinkels vorgenommen wird;

Fig. 2 ein Diagramm der Größen der Summensignale und Differenzsignale, welche aus der Verarbeitung gemäß der Erfindung resultieren, als Funktion eines räumlichen Winkels;

Fig. 3 ein Diagramm der Amplitude in dB des logarithmischen Verhältnisses des Differenzsignals und des Summensignals von Fig. 1;

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Darstellung eines mit Schranke versehenen Mauterhebungssystems, bei dem die Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 5 Charakteristiken einer beispielsweisen Gruppe des Systems nach Fig. 4;

Fig. 6 eine vereinfachtes Blockschaltbild, welches die Verarbeitungs-Hardware zeigt, welche in einem Mauterhebungssystem verwendet wird, bei dem eine Transponder-Erfassung gemäß der Erfindung vorgenommen wird;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das ein Beispiel der Erfassungsverarbeitung für das System von Fig. 4 verdeutlicht;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, welches die Folge darstellt, in welcher erfindungsgemäß die Verarbeitung für ein System mit mehreren Fahrspuren durchgeführt werden kann;

Fig. 9 und 10 Darstellungen zur Erläuterung von Beispielen von Betriebsszenarien des Systems; und

Fig. 11 ein vereinfachtes Diagramm einer Vierelemente-Antenne, welche in einer anderen Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.

Das Transponder-Erfassungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung mißt die Phasendifferenz zwischen mehreren Antennenelementen von einem Signal, das von einem auf einem Fahrzeug montierten Transponder ausgesendet wird. Ein Signal, welches an den Antennenelementen zur selben Zeit eintrifft, hat dieselbe elektrische Phase.

Dies ist als Phasenfront des Signales zu bezeichnen. Wenn ein Signal an den Antennenelementen zu unterschiedlichen Zeiten eintrifft, empfängt das Element ein Signal unterschiedlicher Phase. Die Differenzen zwischen diesen Phasen werden zur Bestimmung der Richtung des Eintreffens des Signales verwendet. Die Richtungsinformation von zwei oder mehr Antennen dient zur Feststellung, ob der Transponder sich in einem bestimmten Bereich befindet. Diese Daten werden dann dazu verwendet, ein System zu aktivieren, um das betreffende Fahrzeug elektronisch und nicht von Hand zu behandeln.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form ein beispielsweises System 10 zur Erläuterung der Aspekte der Erfindung. Die Erfindung verwendet eine Phasen-Monopulstechnik zur Erfassung von Transpondern, welche sich auf der "Ziellinie" der Antennengruppe befinden. Die Gruppenziellinie ist auf den Bereich von Interesse der Straße gerichtet. Eine Summenmessung und dann eine Differenzmessung des von der Antenne empfangenen Signales wird bei dem Erfassungsprozeß ausgewertet. Wenn sich ein Transponder dem Bereich der Straße nähert, an welchem eine Kommunikation mit dem elektronischen Mauterhebungssystem stattfindet (Kommunikationszone genannt), werden die von dem Transponder ausgesendeten Signale durch die erfindungsgemäßen Phasenmeßantennen aufgefangen. Bei der Erfindung werden zwei dieser Antennen verwendet, und jede Antenne hat zwei oder mehr Antennenelemente. Fig. 1 zeigt nur eine Antenne mit den Antennenelementen 11A und 11B. In der einfachsten Verwirklichungsform ist der Abstand D zwischen den Elementen 11A und 11B λ/2 oder 180º der Phasenverschiebung. Aus diesem Grunde definiert die relative elektrische Phasenlage (Φ) des Signals an den Elementen die Richtung oder den Einfallswinkel. Die Definition ergibt sich aus den folgenden Gleichungen:

Φ = D sin(θ) λ/2 sin(θ)

Φ = 180º sin(θ),

worin D der Abstand zwischen den Elementen ist und Φ der Raumwinkel gemessen von einer Verbindungslinie der beiden Elemente zu einer Linie senkrecht zur Wanderungsrichtung der Wellenfront ist.

Eine Linie parallel zur Wanderungsrichtung der Wellenfront würde durch den Ort gehen, an dem sich der Transponder befindet. Wenn diese Linie senkrecht zu der Linie zwischen den Antennenelementen verläuft, so wird sie als Ziellinie B der Antenne bezeichnet. Aus der Gleichung sieht man, daß dann, wenn sich der Transponder auf der Ziellinie befindet, der räumliche Einfallswinkel Φ 0º ist, und daß die elektrische Phasendifferenz zwischen den Antennenelementen 0º ist. Ist der räumliche Winkel 90º, dann beträgt die elektrische Phasendifferenz 180º, und wenn der räumliche Winkel - 90º ist, dann beträgt der elektrische Phasenwinkel -180º. Es besteht also eine 1 : 1-Entsprechung zwischen der elektrischen Phasendifferenz und dem räumlichen Winkel, wenn der Antennenelementabstand λ/2 beträgt. Der Ort sämtlicher Punkte im Raume, welche dieselbe elektrische Phasendifferenz zwischen den Elementen erzeugen, sind räumliche Kegel, deren Spitzen auf der Mittel der Linie gelegen sind, welche die beiden Antennenelemente verbindet.

Wenn die Antennenelemente 11A und 11B weiter auseinander liegen als λ/2, dann ist der geometrische Ort eine Familie von Kegeln für jede elektrische Phasendifferenz. Wenn das Transpondersignal auf der Antennen-Ziellinie abgegeben wird, wird der Kegel praktisch eine Ebene. Wenn diese Ebene die Straßenoberfläche schneidet, so ergibt sich eine gerade Linie.

Wie bemerkt, ist dann, wenn ein Signal aus einer Richtung senkrecht zu der Ebene eintrifft, welche die Antennenelemente enthält, die elektrische Phasenverschiebung 0º. Aus diesem Grunde ist die elektrische Phase an den beiden Antennenelementen dieselbe. Diese Ziellinienrichtung wird von der erfindungsgemäßen Signalverarbeitung verwendet. In dem erfindungsgemäßen System wird das Signal an dem einen der Antennenelemente (nämlich 11A) durch einen Phasenschieber 12A um +90º phasenverschoben und das Signal am anderen Antennenelement 11B wird in der Phase durch den Phasenschieber 12B um -90º verschoben. Die phasenverschobenen Signale von den beiden Elementen werden dann in dem Summierer 13 zusammenaddiert, um ein Differenzsignal (Δ) zu bilden. Wenn das Signal aus der Richtung der Ziellinie kommt, dann ist das Differenzsignal null (VCos (ωt+90º) + VCos (ωt-90º)). Die Signale von den beiden Antennenelementen 11A und 11B werden durch den Summierer 14 auch ohne Phasenverschiebung zusammenaddiert, um ein Summensignal zu bilden. Wenn das Signal aus der Richtung der Ziellinie eintrifft, dann ist das Summensignal 2VCos(ωt). Das Verhältnis des Differenzsignals zum Summensignal wird im Schaltungsblock 15 gebildet und im Logarithmier-Schaltungsblock 16 wird der Logarithmus gebildet, so daß man ein logarithmisches Verhältnis in der erfindungsgemäßen Weise erhält.

Fig. 2 ist ein Diagramm der Werte des jeweiligen Summen- und Differenzsignales, welche für einen Raumwinkelbereich von -90º bis +90º durch die Anordnung von Fig. 1 erhalten werden.

Fig. 3 ist ein Diagramm der Amplitude (dB) des Verhältnisses der Summen- und Differenzsignale, d. h. -20*Log&sub1;&sub0; des Verhältnisses der Summen- und Differenzsignale. Die Ergebnisse nach diesem Diagramm werden erfindungsgemäß dazu verwendet, festzustellen, wann ein Transponder sich in der Kommunikationszone befindet und wann er sich auf der Ziellinie der Antenne befindet. Es sei in Erinnerung gebracht, daß dann, wenn sich der Transponder auf der Ziellinie befindet, die Transponderebene eine Ebene parallel zur Straßenoberfläche, in der der Transponder liegt, schneidet und diese Linie den Ort der Punkte darstellt, an welchen sich der Transponder befinden kann. Bei der beispielsweisen Ausführungsform werden zwei Antennen verwendet. Jede Antenne ist auf den Ort auf der Straße gerichtet, an welchem die Fahrzeugerfassung erfolgt. Da beide Antennen eine gerade Linie definieren, auf welcher der Transponder liegen kann, definiert der Schnittpunkt der beiden Linien den Ort des Transponders. Wenn der Transponder diesen Ort erreicht, dann erklärt das System, daß das erfaßte Fahrzeug einen Transponder enthält. Basierend auf der Kommunikation mit diesem Transponder ist dessen Identität bekannt. Wenn keine Kommunikation mit dem Transponder dieses Kriterium erfüllt, dann enthält das erfaßte Fahrzeug keinen Transponder und das Fahrzeug wird als ein nicht mit Transponder ausgerüstetes Fahrzeug behandelt.

In einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform dient eine Antennengruppe von einer halben Wellenlänge zum Empfang der ausgesendeten Signale und zur Messung der Phasenfront der Signale. Der Summenkanal dient zur Feststellung, daß eine Aussendung in dem Bereich des Ortungssystems stattgefunden hat und der Differenzkanal dient zur Isolierung irgendeines Transponders, der sich in einem bestimmten Bereich von Interesse auf der Straße befindet. Diese Lösung zur Ortung von Transpondern auf der Straße verwendet in einer beispielsweisen Ausführungsform eine Phaseninterferometrie. Die Phasenfronten von jedem Antennenpaar werden in elektrische Phasenwinkel umgewandelt, aus denen die räumlichen Winkel von der Ziellinie weg abgeleitet werden. Dieses Schema kann verwirklicht werden, indem das empfangene Transpondersignal getastet wird, die Frequenz des ankommenden Signales in eine Zwischenfrequenz (IF) umgewandelt wird, beispielsweise 12,5 MHz, und diese Zwischenfrequenz von einem Analog/Digital-Umformer (ADC), beispielsweise einem 8-bit AD- Umformer, behandelt wird. Der resultierende Datenstrom wird durch einen FFT- Umformer verarbeitet, gefiltert und einer Mittelwertbildung unterzogen, um die Amplitude und die Phase jeder Antenne zu erhalten. Anstatt die beiden Phasen jeder Antenne zu addieren und zu subtrahieren, dient die elektrische Phasendifferenz zur Gewinnung eines räumlichen Winkels als ein Maß der Ablage des Transponders von der Ziellinie der Antenne. Unter Verwendung von zwei Ziellinienablesungen, nämlich einer für jedes Paar, wird der Transponder auf der Straße durch Triangulation geortet.

Fig. 4 zeigt ein Schranken-Mauterhebungssystem 20 gemäß der Erfindung. Wenn sich Fahrzeuge 100 dem System nähern, so werden sie durch einen Mauterhebungsschrankenbereich 200 geleitet, welcher die Fahrzeuge voneinander trennt. Am Eingang zu diesem Bereich dient ein Fahrzeugdetektor 24, der als Ladeschleife bezeichnet werden kann, zur Feststellung des Vorhandenseins eines Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug 100 keinen Transponder besitzt, dann wird ein manueller Mauterhebungsprozess aktiviert. Beim vorliegenden Beispiel gibt ein Mautscheinspender 26 dem Fahrer des Fahrzeuges einen Mautschein aus, wenn der Fahrer in eine mautpflichtige Straße einfährt. Wenn das Fahrzeug einen Transponder 30 besitzt, dann wird der Betrieb des Mautscheinspenders 26 unterdrückt und das Fahrzeugt erhält einen "elektronischen Schein", wenn es in die mautpflichtige Straße 18 einfährt. Wenn das Fahrzeug den Schrankenbereich 22 verläßt, dann fährt es über einen zweiten Fahrzeugdetektor 28, der als Freigabeschleife zu bezeichnen ist. Die Freigabeschleife 28 gibt das System 20 frei und gestattet es der Ladeschleife 24, das nächste Fahrzeug zu bearbeiten. Dieser Vorgang wiederholt sich jedesmal, wenn wieder ein Fahrzeug in das System einfährt.

In dem beispielsweisen System von Fig. 4 sind zwei Antennengruppen 32 und 34 mit ihrer Ziellinie auf die Ladeschleife 24 gerichtet. Jede Gruppe enthält zwei Antennenelemente. Die Antennen haben typischerweise Elemente, die auf einer gemeinsamen Struktur montiert sind. Die Antennenelemente liefern ein Antennenstrahlungsmuster, das den Bereich von Interesse auf der Straße abdeckt. Die Antennenelemente können Dipole oder andere Arten von Antennenkonstruktionen verwenden. Der Antennenelementabstand ist der körperliche Abstand zwischen dem elektrischen Schwerpunkt jedes Antennenelementes. Die Betriebsfrequenz bestimmt diesen Abstand. Ein Abstand von einer halben Wellenlänge bestimmt diesen Abstand zu einer halben Wellenlänge von f/(2C), worin f die Frequenz ist und C die Lichtgeschwindigkeit bedeutet. Die Gruppe 32 enthält also die Antennenelemente 32A und 32B und die Gruppe 34 enthält die Antennenelemente 34A und 34B. Wenn ein Fahrzeug detektiert wird, dann sagen die Antennengruppen 32 und 34 dem System 20, ob das Fahrzeug, welches erfaßt worden ist, mit einem Transponder 30 ausgerüstet ist. Wenn ein Fahrzeug keinen Transponder besitzt, dann wird der Mautscheinspender 26 aktiviert, und ein Mautschein wird an das Fahrzeug ausgegeben. Wenn das Fahrzeug einen Transponder besitzt, welcher durch das System erfaßt wird, dann wird der Betrieb des Mautscheinspenders 26 unterdrückt und ein "elektronischer Mautschein" wird ausgegeben.

Fig. 5 zeigt im weiteren Einzelheiten einschlägige Eigenschaften der als Beispiel gewählten Antennengruppe 32. Die Gruppe enthält die Elemente 32A und 32B, welche durch einen Abstand D voneinander getrennt sind. Das Zentrum der Antennengruppe ist mit C bezeichnet. Das Signal des Fahrzeugtransponders fällt auf die Antennengruppe entlang der Richtung S ein. Bei der beispielsweisen Ausführungsform werden zwei Antennengruppen 32 und 34 verwenden, die für eine Gruppe durch eine Ebene repräsentiert wird, welche im Zentrum der Antennengruppe senkrecht steht, und die Verschneidung dieser Ebene mit der Straße bildet eine Linie möglicher Fahrzeugorte. Die Verschneidung der beiden Linien, welche von den beiden Antennengruppen 32 und 34 definiert werden, dient zur vollständigen Bestimmung des Vorhandenseins des Transponders in der Erfassungszone.

Fig. 6 zeigt die Empfänger- und Prozessor-Anordnung, welche in dem System 20 enthalten ist. Die Ausgänge der beiden Antennengruppen 32 und 34, welche jeweils eine Halbwellenlängengruppe sind, werden durch Kabel 35A, 35B, 36A und 36B mit dem Empfänger 40 des Systems verbunden. Der Empfängerausgang wird zu dem Prozessor 50 geführt. Der Empfänger 40 enthält einen Hochfrequenz-Koaxialschalter 42 zum Umschalten des Empfängereingangs zwischen den beiden Antennengruppen 32 und 34. Die Ausgänge der Antennen 32 und 34 werden also am Empfängereingang geschaltet, um abwechselnd die beiden Kanäle 44 und 46 zu speisen, welche in dem Empfänger 40 enthalten sind.

Die Messung beginnt, wenn der Empfänger 40 mit der Antennengruppe 32 verbunden ist. Der Ausgang der beiden Gruppenelemente 32A und 32B wird an die zwei Kanäle 44 und 46 gelegt, um eine Umsetzung von Hochfrequenz auf eine Zwischenfrequenz vorzunehmen und die Amplitude zu begrenzen und dann werden sie in einem Kombinierer 48 zu einem Summenmeßwert und einem Differenzmeßwert kombiniert. Der Kombinierer 48 erzeugt ein Summenkanalsignal, das die Summe der Signalbeiträge von den beiden Antennenelementen repräsentiert, sowie ein Differenzkanalsignal, das die Differenz der Signalbeiträge von den beiden Antennenelementen repräsentiert.

Das Summenkanalsignal und das Differenzkanalsignal werden dem Systemprozessor 50 zugeleitet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wählt ein Schalter 56 entweder das Summenkanalsignal oder das Differenzkanalsignal für die Verarbeitung aus, was eine serielle Verarbeitung des Summensignals und des Differenzsignals ermöglicht, um die Kosten des Systems zu vermindern. Das Zwischenfrequenz-Summenkanalsignal und das Zwischenfrequenz-Differenzkanalsignal werden von einem Analog-/Digital-Umformer 52A, beispielsweise einem 8 Bit-A/D- Umformer, getastet. Der resultierende Datenstrom wird durch einen FFT-Umformer 52B zur schnellen Fouriertransformation verarbeitet, durch einen Filter 52C gefiltert und in einem Integrator 52D einer Mittelwertbildung unterzogen, um die Amplitude und die Phase des gewählten Summensignals oder Differenzsignals zu erhalten. Der Schalter 56 wird dann betätigt, um das jeweils andere Signal auszuwählen, und der Vorgang wiederholt sich.

Das Summenkanalsignal dient zur Bestimmung des Vorhandenseins des Transpondersignals, und das Differenzkanalsignal dient zur Bestimmung, ob das Transpondersignal von der Erfassungszone her ausgesendet wurde. Dieser Vorgang wird durch Detektieren der Amplitude des Summensignal bewerkstelligt. Das Transpondersignal trifft an den Antennenelementen mit einer Amplitude V ein, welche durch den Ausbreitungswegverlust gemäß der Beziehung definiert ist:

V²= VT²·10-γ/20

Hierin ist VT die Transpondersendespannung, γ ist der Ausbreitungswegverlust, nämlich γ = -27,5 + 20 log f + 20 log D, worin f in MHz einzusetzen ist und D der Abstand von der Antenne zu dem Transponder in Metern ist.

Die Antennenelementsignale für eine gegebene Antennengruppe werden zusammenaddiert, um das Summenkanalsignal 2 V für die betreffende Gruppe zu bilden. Das Summenkanalsignal wird mit einem Schwellwertpegel verglichen. Wenn 2 V den Vorhandenseins-Erfassungsschwellwert übersteigt, dann befindet sich der Transponder in einem Bereich nahe der Erfassungszone. Das Differenzkanalsignal für die betreffende Gruppe nähert sich an den Wert Null an, wenn sich der Transponder an der Verschneidung der Mittenebenen der beiden Antennen befindet. Der Unterschied zwischen diesen beiden Pegeln, nämlich die Summe und die Differenz, bilden ein Verhältnis, wenn die beiden Pegel in logarithmischer Form (dB) ausgedrückt werden, wobei dieses Verhältnis zur Definition der Erfassungszone verwendet wird. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Summenkanalsignal 1,2 V und das Differenzkanalsignal 0,9 V betrage. Das Verhältnis ist (1,2/0,9) und -20·log&sub1;&sub0; dieses Verhältnisses ist -2,5 dB. Wenn sich der Transponder in der Erfassungszone befindet, dann steigt das Summenkanalsignal auf 1,9 V an und das Differenzkanalsignal ist 0,1 V, wobei das negative logarithmische Verhältnis gleich -25,6 dB ist. Beide Werte überschreiten einen Vorhandenseins-Erfassungsschwellwert, und der letztere Wert überschreitet den Erfassungszonen-Schwellwert. In einer beispielsweise Ausführungsform ist der Vorhandenseins-Erfassungsschwellwert -40 dBm und der Transponder-Erfassungssignalschwellwert ist ein logarithmisches Verhältnis -20 dB. Wie allgemein bekannt kann -40 dBm ausgedrückt werden als 2,24 · 10&supmin;³ V in einem 50-Ohm-Empfänger.

Die Fig. 2 und 3 sind in gleicher Weise auch auf das System von Fig. 6 anwendbar. Fig. 2 verdeutlicht somit beispielsweise Ausgänge des Signalkombinierers 48, umgewandelt in Raumwinkelgrade für die beiden Antennengruppen 32 und 34. Im Einzelnen kann man annehmen, daß die Linie 70 die Summe der Signalbeiträge von einer gegebenen Gruppe repräsentiert und die Linie 72 die Differenz zwischen diesen Signalbeiträgen repräsentiert, jeweils als Funktion eines winkelmäßigen Versatzes von der Ziellinie der Antennengruppe. Fig. 3 kann als Darstellung des Verhältnisses des Summensignals zum Differenzsignal (dB) in Abhängigkeit vom räumlichen Winkelversatz von der Ziellinie der Antennengruppe verstanden werden.

Das Folgende verdeutlicht numerische Beispiele des Systems mit einem Vorhandenseins-Schwellwert von -40 dBm und einem Erfassungszonen-Schwellwert von 20 dB. Rechenbeispiele werden durchgeführt (1) mit einem Transponder, dessen Signal beide Schwellwerte überschreitet, (2) mit einem Transpondersignal, das beide Schwellwertkriterien verfehlt, und (3) mit einem Transpondersignal, das einen Schwellwert überschreitet und das zweite Schwellwertkriterium verfehlt. Der dritte Fall (Überschreitung/Verfehlung) verdeutlicht, wie das System stärkere Transpondersignalpegel handhabt.

Es sei angenommen, daß die Weglänge von dem Transponder zu der Antennengruppe 5 Meter betrage, so daß sich ein Ausbreitungswegverlust von 45,7 dB ergibt, und daß die Transpondersignalstärker 1 mW (0 dBm) betrage (entsprechend 0,614 V im freien Raum (377 Ohm), oder 2,24 V bei 50 Ohm). In diesem Falle ist die Signalstärke an der Gruppe -45,7 dBm, 26,9 · 10&supmin;&sup6; mW (3,2 · 10&supmin;³ V im freien Raum oder 1,16 · 10&supmin;³ V bei 50 Ohm). Addiert man die Signale, die an den beiden Elementen der Gruppe empfangen werden, um das Summensignal zu bilden und nimmt man einen Antennengewinn von 0 dB an, so ergibt sich ein Summensignalwert von 6,4 · 10&supmin;³ V im freien Raum. Wandelt man diesen Wert in dBm um, also 10·log&sub1;&sub0;[(6,4 · 10&supmin;³)²/(377)], so ergibt sich -39,6 dBm. Diese Annahmen seien zusammengefaßt:

1. Der Transponder sendet ein Signal bei 0 dBm (0,614 V im freien Raum oder 2,24 V bei 50 Ohm);

2. der Ausbreitungswegverlust bei 5 Metern beträgt 45,7 dB;

3. das Signal an der Gruppe ist -45,7 dBm (3,2 · 10&supmin;³ V im freien Raum oder 2,2 · 10&supmin;³ V bei 50 Ohm);

4. die Gruppe addiert die Signale für zwei Elemente (6,4 · 10&supmin;³ V im freien Raum; 2,2 · 10&supmin;³ V bei 50 Ohm);

5. das auf dBm zurückgerechnete Signal ist -39,6 dBm (-40 dBm Schwellwert).

Das folgende Beispiel verdeutlicht die Erfassung eines Transponders in der Fahrzeug-Erfassungszone unter den Vorstehenden Annahmen.

1. Es sei angenommen, daß sich der Transponder 5º in Ablage von der Ziellinie der Antennengruppen befindet. Die elektrische Phasenverschiebung ist Φ = 180 sin θ = 15,7º.

2. Das Summensignal wird V+V cos (15,7º) = 1,96 (V), worin V = 3,2 · 10&supmin;³. Dies sind 6,27 · 10&supmin;³ Volt oder -39,8 dBm, was den Detektierungsschwellwert (-40 dBm) übersteigt.

3. Das Differenzsignal wird 0,037 (V) = 118 · 10&supmin;&sup6; Volt.

4. Das Verhältnis des Summensignals zum Differenzsignal ist (1,96/V)/0,03 (V)) = 169,5. Demgemäß gilt (-20log (Σ/Δ)) = -34,5 dB, was den Schwellwert (20 dB) überschreitet.

5. Aufgrund der Ergebnisse aus den Schritten 2 und 4 gilt die Feststellung, daß das Fahrzeug einen Transponder hat.

Das folgende Beispiel geht von den Signalpegeln, welche oben angegeben sind, aus und verdeutlicht den Fall, in welchem ein Transponder innerhalb der Fahrzeugerfassungszone nicht detektiert wird.

1. Es sei ein Transponder angenommen, der 25º von der Ziellinie der Antennengruppe abliegt. Die elektrische Phasenverschiebung ist Θ = 180 sin θ = 76,1º.

2. Das Summensignal wird V+Vcos (76,1) = 1,24 V. Mit V = 3,2 · 10&supmin;³, wird der Summensignalwert 3,97 · 10&supmin;³ oder -43,8 dBm, was den Schwellwert (- 40 dBm) nicht überschreitet.

2a. Es sei nun angenommen, daß der Abstand D von dem Transponder zu der Antennengruppe statt 5 Meter nun 2,5 Meter betrage. Dies führt zu einer Signalpegelerhöhung von 6 dB, und der Summensignalwert wird -37,8 dBm, was den Schwellwert (-40 dBm) überschreitet.

3. Das Differenzsignal wird V-(V) cos (76,1º) = 0,76 (V).

4. Das Verhältnis (in dB) des Summensignals zu dem Differenzsignal ist (-20) log (1,24 V /0,76 V) = 4,3 dB. Da sich V aus der Gleichung herauskürzt, gilt dieses Ergebnis für die beiden obigen Fälle 2 und 2a.

5. Im Falle 2 überschreitet das Signal weder den Vorhandenseins-Schwellwert noch den Erfassungszonen-Schwellwert. Im falle 2a überschreitet das Signal des Vorhandenseins-Schwellwert, nicht jedoch den Erfassungszonen- Schwellwert.

6. In den beiden Fällen 2 und 2a hat das Fahrzeug keinen Transponder.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform eines Transponders, wie er genauer in dem ebenfalls übertragenen US-Patent 5, 307, 349 beschrieben ist, dauert die Transponderaussendung 1120 Mikrosekunden und besteht aus 560 Bit. Es ist beabsichtigt, daß das erfindungsgemäße System mit einem Kommunikationssystem arbeitet, das die Transponderaussendungen aktiviert. Die Schrankeneinheit sendet ein Bakensignal aus, das zu einer bestimmten Zeit eine Transponderreaktion aktiviert. Das Antwortsignal des Transponders wird in der erfindungsgemäßen Weise verarbeitet und es wird eine Lagebestimmung vorgenommen.

Die Messung des Signals von jedem Antennenelement wird in Intervallen von 50 Mikrosekunden vorgenommen, welche eine Schalt- und Beruhigungszeit von 10 Mikrosekunden umfassen. Dies entspricht 20 Bit von Energie, welche bei jeder Messung gesammelt wird. Der Transponder 30 in einem gegebenen Fahrzeug sendet ein Signal aus, das mit einem digitalen Code kodiert ist, welcher eindeutig das betreffende Fahrzeug bezeichnet. Der Empfänger 40 ist anfänglich so geschaltet, daß er Signale von einer Antennengruppe 32 empfängt, was während eines anfänglichen Zeitintervalls von 50 Mikrosekunden der Fall ist. Der Empfänger 40 schaltet dann auf die andere Antennengruppe 34 für 50 Mikrosekunden um. Der Prozessor 50 verarbeitet dann die Information, um zu bestimmen, ob ein mit einem Transponder ausgerüstetes Fahrzeug vorhanden ist, und, falls dem so ist, um seinen Digitalcode zu bestimmen. Eine Funktion des Prozessors 50 ist es, den Code für das Fahrzeug zu dekodieren, um einen "elektronischen Mautschein" ausgeben zu können. Der Empfänger 40 kann dann für zwei 50-Mikrosekunden-Messungen der Antennengruppen einer anderen Fahrspur auf die andere Fahrspur umschalten, u. s. w. Auf diese Weise ist das vorliegende Beispiel des Systems in der Lage, elf Fahrspuren eines mit Schranken versehenen Systems zu bearbeiten. Im vorliegenden Beispiel wird eine Pufferzeit von 160 Mikrosekunden am Anfang und am Ende der Verarbeitung vorgesehen und dies begrenzt dann den Betrieb auf 8 Fahrspuren mit einem Empfänger und einem Prozessor.

Fig. 7 ist ein vereinfachtes Flußdiagramm, das die Serienverarbeitung des Summensignals und des Verhältnissignals für ein System mit N Fahrspuren unter Einsatz der Erfindung erläutert. Es sei mit der ersten Fahrspur (N = 1) begonnen. Die Ladeschleife für diese Fahrspur wird geprüft (Schritt 300), um festzustellen, ob sich in der Fahrspur 1 ein Fahrzeug befindet. Wenn kein Fahrzeug vorhanden ist, dann verzweigt sich die Verarbeitung zum Schritt 316 hin, wo der Wert N inkrementiert wird und die Verarbeitung kehrt dann zu dem Schritt 302 zurück, um den Verarbeitungszyklus nun für die zweite Fahrspur zu beginnen. Nimmt man für den Fall N = 1 an, daß die Ladeschleife ein Vorhandensein eines Fahrzeugs in der Fahrspur 1 anzeigt, dann wählt die Endortungs-Zeitgeber- und Schaltsteuerung 55 die Fahrspur 1 in der Schrankenanordung aus und der Koaxialschalter 42 wählt die Antennenelemente 32A und 32B der ersten Antenne in dieser Fahrspur aus. Der Wählerschalter 56 wählt den Summenausgang des Empfängers und bearbeitet dieses Signal, wobei seine Größe mit dem Schwellwert T1 (Schritt 304) verglichen wird. Wenn das Summensignal der ersten Antenne nicht den Schwellwert T1 überschreitet, was anzeigt, daß das Fahrzeug nicht mit einem Transponder ausgerüstet ist, dann zweigt der Betrieb zu dem Schritt 314 ab, um die Ausgabe eines Papier-Mautscheins an das Fahrzeug in der Fahrspur 1 zu veranlassen. Wenn das Summensignal in dem Schritt 304 den Schwellwert T1 überschreitet, dann wird im Schritt 306 das logarithmische Verhältnis (in dB) des Summensignals zum Differenzsignal errechnet und mit dem Schwellwert T2 verglichen.

Wenn der Verhältniswert der ersten Antenne den dB-Schwellwert überschreitet, dann zweigt der Betrieb zu dem Schritt 314 ab, um die Ausgabe eines Papier-Mautscheines zu bewirken. Wenn der Verhältnissignalwert für die erste Antenne 32 den Schwellwert T2 überschreitet, dann wählt in dem Schritt 308 der Schalter 42 die zweite Antenne für die Fahrspur 1 aus, nämlich die Antenne 34 und der Schwellwertvergleich für den Summensignalwert und den Verhältnissignalwert wird in den Schritten 308 und 310 wiederholt. Wenn die Schwellwerte in jedem der Schritte 304 bis 310 überschritten werden, dann wird festgestellt, daß ein Fahrzeugtransponder in der Fahrspur 1 vorhanden ist und ein elektronischer Mautschein wird (Schritt 316) an die Fahrzeugidentifizierung ausgegeben, welche durch das Abfrage- Transponderantwortsignal gewonnen wird. Wenn der Schwellwert nicht in irgendeinem der Schritte 304 bis 310 überschritten wird, dann bestimmt das System, daß das Fahrzeug in der Fahrspur 1 nicht mit einem Transponder ausgerüstet ist und veranlaßt die Ausgabe eines Papierscheines für das Fahrzeug in der Fahrspur 1 (Schritt 314). In dem Schritt 316 wird die Fahrspurnummer (N) inkrementiert, die Endortungs-Zeitgabe- und Schaltsteuerung 55 wählt die Antennen für die nächste Fahrspur 2 aus und der Verarbeitungszyklus wiederholt sich. Dies setzt sich fort, bis sämtliche Fahrspuren verarbeitet worden sind, wonach der Fahrspurzeiger N wieder auf die Fahrspur 1 zurückgestellt wird und der ganze Arbeitszyklus sich wiederholt.

Während das System für eine beispielsweise Anwendung beschrieben worden ist, bei welcher für Fahrzeuge, die nicht mit einem Transponder ausgerüstet sind, ein Papier-Mautschein ausgegeben wird, kann alternativ zu dem Papier-Mautscheinspender auch ein Münzkorb oder ein Operator, welcher Münzen einsammelt oder Mautscheine ausgibt, vorgesehen sein, oder es kann eine andere Art von Mautschrankensystemen verwirklicht sein. Auch kann das System mit einer Kamera eingesetzt werden, um Bilder von Fahrzeugen für Verfahren der Geltendmachung aufzunehmen, wenn die Verwendung in einer Fahrspur mit nur elektronischer Mautscheinzuteilung erfolgt.

Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, das verdeutlicht, wie dieses beispielsweise System die Messung von vielen Fahrspuren in einer einzigen Übertragung von einem Fahrzeugtransponder vornehmen kann. Wenn eine größere Fahrspurüberdeckung erforderlich ist, wird von dem Transponder eine zweite Aussendung aktiviert und zusätzliche Fahrspuren werden unter Verwendung dieser zweiten Aussendung bearbeitet. Die Messungen werden rasch durchgeführt, um die Serienverarbeitung zu ermöglichen, so daß ein System mehrere Fahrspuren behandeln kann. Die Zeitdauer einer Antennenmessung bei dieser beispielsweisen Ausführungsform ist 50 us, und eine volle Übertragung, welche acht Schranken/Fahrspuren überdeckt, beträgt 800 us zuzüglich 160 us Pufferzeit am Beginn und am Ende der Übertragung. Da zwei Antennen je Fahrspur vorgesehen sind, wird jeder Fahrspur 100 us zugeteilt.

Fig. 9 zeigt die Ausdehnung des Systems auf ein System 20' mit drei Fahrspuren. Es sind fünf Fahrzeuge 100A bis 100E dargestellt, welche sich einem Mautschrankensystem nähren. In dem Kommunikationssatz 54' kommuniziert das elektronische Mauterhebungssystem mit vier Fahrzeugen 100A bis 100D in Zeitfenstern oder Zeitschlitzen #1, #2, #3 und #4. Das Fahrzeugerfassungssystem 20' hat auch ein Fahrzeug in jeder Fahrspur der Schrankenanordnung identifiziert. Wenn die Übertragung mit den vier Transpondern geschieht, dient der Tranpondererfassungsprozeß, wie er oben beschrieben wurde, zur Bestimmung, ob die Übertragung von den Erfassungsbereichen kam. Der Informationssatz 54' verdeutlicht die Ergebnisse des Transpondererfassungsprozesses. Das System 20' stellt fest, ob die Fahrzeugerfassung, welche in der Fahrspur 1 stattgefunden hat, das Ergebnis eines mit einem Transponder ausgerüsteten Fahrzeugs war. Der erste Wert in jeder der Zeitschlitzübertragungen repräsentiert Fahrspur #1. Da kein Transpondersignal aus dem Erfassungsbereich von der Fahrspur 1 kam, sind sämtliche Werte "0" und das System verarbeitet dann das Fahrzeug 100E als ein nicht mit einem Transponder ausgerüstetes Fahrzeug und es wird ein Mautschein ausgegeben. In der Fahrspur #2 identifiziert das System, daß das detektierte Fahrzeug 100C einen Transponder hatte und daß das System mit diesem Fahrzeug im Zeitschlitz #3 kommuniziert hat. Die Identifizierung des Transponders und des Fahrzeugs ist somit in der Information enthalten, welche durch Daten im Zeitschlitz #3 empfangen wurden und das System verarbeitet die Fahrspur #2 als ein mit Transponder ausgerüstetes Fahrzeug enthaltend und gibt einen "elektronischen" Mautschein aus. In der Fahspur #3 hatte das detektierte Fahrzeug 100B einen Transponder, mit welchem im Zeitschlitz #2 kommuniziert wurde. Die Kommunikationen, welche in den Zeitschlitzen #1 und #4 aufgetreten sind, gehörten zu den Fahrzeugen 100A und 100D, die nicht in den Erfassungszonen waren und daher immer noch in der Schlange stehen und später verarbeitet werden.

Fig. 10 zeigt das System 20' in einem zeitlich späterliegenden Prozeß, wenn sich die Fahrzeuge weiter durch den Schrankenbereich bewegen und drei weitere Fahrzeugerfassungen stattgefunden haben. Die Übertragung mit den Fahrzeugen wurde wiederholt, doch haben die Kommunikationen ergeben, daß die Fahrspuren #1 und #2 als mit Transponder ausgerüstete Fahrzeuge enthaltend verarbeitet werden und daß die Fahrspur #3 als ein nicht mit Transponder ausgerüstetes Fahrzeug enthaltend anzusehen ist. Der Kommunikationssatz 54" zeigt die Daten, die für diese Entscheidungen verwertet wurden. Man beachte, daß die Messungen über Fahrspur #3 keine Daten enthalten. Dies ist so, da nur drei Fahrspuren existieren. Wenn die Schrankenanorndung auf mehr Fahrspuren erweitert würde, dann würde dieser Teil der Daten für Operationen in solchen Fahrspuren verwendet werden. In dem System nach der US- Patentschrift 5 307 349 ist die Zuordnung von Zeitschlitzen dynamisch und kann sich von Kommunikation zu Kommunikation ändern.

Die Erfindung stützt sich nicht auf die Kommunikationszone, welche durch das Antennenmuster definiert ist, um die Ortung des Transponders zu bewirken. Das Antennenmuster kann eine Kommunikationszone definieren, d. h. einen Bereich der Straße, auf welchem eine Kommunikation mit dem Transponder stattfinden kann, welcher beliebig groß ist. Diese Fähigkeit der Verwendung einer großen Kommunikationszone vergrößert die Arbeitsqualität des elektronischen Mauterhebungsverfahrens. Die Phasenmessung erfordert nur, daß der Kommunikationsvorgang genug Energie liefert, so daß eine zuverlässige Messung durchgeführt werden kann. In einer beispielsweisen Ausführungsform ist das erforderliche Verhältnis Eb/No, das für die Kommunikation benötigt wird, 13 bis 15 dB. Der Ortungsprozeß kombiniert 20 Datenbits und hat daher das Äquivalent von einem S/N-Verhältnis von 26 bis 28 dB für die Phasenmessung. Dies liefert mehr als genug Signalenergie für den Meßvorgang.

Anstelle der Verwendung von zwei jeweils zwei Elemente aufweisenden Antennengruppen, welche räumlich beabstandet sind, etwa mit einer Gruppe auf jeder Seite der Fahrspur der Schrankenanordnung kann alternativ eine Antenne mit vier Elementen verwendet werden. In diesem Falle enthält die Antenne zwei Zweielementgruppen, welche senkrecht zueinander angeordnet sind, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, wobei die Elemente A1 und A2 die erste Gruppe bilden und die Elemente B1 und B2 die zweite Gruppe bilden, welche senkrecht zur ersten Gruppe angeordnet ist. Die Antenne von Fig. 11 kann über der zu messenden Fahrspur angeordnet sein, wobei die Ziellinie auf die Fahrspur weist. Da jede Gruppen-Ziellinie eine Ebene definiert und die jeweiligen Ziellinienebenen senkrecht zueinander sind, bildet die Verschneidung der Ebene von jeder Antennenelementgruppe eine Linie im Raum. Diese Linie steht senkrecht zur Ebene der vier Elemente und repräsentiert die Ziellinie der vier Elemente. Die Elementenebene wird dann über der Fahrspur angeordnet und parallel zu der Fahrspuroberfläche ausgerichtet. Die Ziellinie der Gruppe hat eine Spur auf der Oberfläche der Fahrspur in Gestalt eines Punktes. Da der Detektierungsvorgang Schwellwerte verwendet, erweitert sich dieser Punkt zu einem Kreis auf der Oberfläche der Fahrbahn mit dem genannten Punkt als Mittelpunkt. Dieser Kreis wird auf die Fahrzeugerfassungszone der Fahrbahn gerichtet. Wenn die Ebene der Antenne nicht parallel zur Oberfläche der Fahrbahn ausgerichtet ist, sondern unter einem Winkel, dann wird der Kreis zu einer Ellipse auf der Fahrbahnoberfläche. Diese Antennenneigung in Kombination mit Schwellwerteinstellungen dient zur Ausdehnung des Bereiches auf der Fahrbahn so, daß er vollständig den Fahrzeugerfassungsbereich überdeckt.

In einer anderen alternativen Ausführungsform wird für jede Fahrspur eine einzige Zweielementantenne verwendet. Die Summen- und Differenzsignalverarbeitung geschieht für dies Antenne, doch geschieht die Erfassung des Fahrzeugtransponders durch Verarbeitung einer Gruppe. Diese Gruppe definiert eine Ziellinienebene, welche den Entscheidungsbereich schneidet. Diese Antennenart kann nützlich sein, um Ablesefehler "quer zur Fahrspur" oder Ablesefehler "Stoßstange an Stoßstange" zu vermeiden, nicht jedoch zur Vermeidung beider Fehlerarten, wie das bei der Ausführungsform von Fig. 4 der Fall ist. Dieses vereinfachte System kann beispielsweise für einspurige Straßen nützlich sein.

Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen nur erläuternd für mögliche spezifische Ausführungsformen sind, welche die Grundsätze der vorliegenden Erfindung repräsentieren. Andere Ausbildungen können vom Fachmann unter Beachtung dieser Grundsätze leicht gebaut werden, ohne daß hierdurch von dem Grundgedanken der Erfindung, wie er in den anliegenden Ansprüche definiert ist, abgewichen wird.