緊急車輛警報系統技術方案

通過位于附近的緊急車輛對交通信號燈進行控制并且發信號的方法及系統。能夠由交通信號燈檢測緊急車輛，從而允許緊急車輛具有優先、快速、無阻礙并且安全的緊急車輛運輸。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】對相關申請的交叉引用本申請是2013年11月21日提交的美國臨時專利申請序號No.61/907069、61/907078、61/907090、61/907114、61/907133、61/907150、61/907168、61/907188以及61/907210的非臨時申請并且要求其權益，將其全部內容通過引用而合并于本文中。背景在城市地區，交通量持續增加。在已經擁擠的城市中，這不斷增加的交通量持續阻礙緊急車輛運輸。對于駕駛車輛通過城市的緊急應答者的一個非常重要的能力是控制正好在其路徑中的交通燈的能力。提出了涉及通信的許多系統，以例示該能力，但它們全都遇到包括干擾和對一些車輛電子器件的周期維護的需要的各種問題。因此，存在對于一種系統的需要，該系統對于干擾是魯棒的（robust），不要求諸如電池更換的周期維護，并且在緊急應答者方面不要求顯著的努力來控制交通燈，并且極端地（majorly）被分散。
技術實現思路
交通燈控制系統及方法，其中，交通信號器能夠生成并且傳送57-64 GHz的頻帶內的信號，并且，接收器能夠接收對信號的響應。計算裝置包含在交通信號器內，計算裝置與接收器通信耦合，以提供分析對信號的響應來確定指定條件是否存在的處理能力。附圖說明圖1是毫米波大氣衰減的圖表；圖2是圖1的圖表的一部分；圖3圖示根據一個實施例的應答場景；圖4圖示DS擴頻信號的功率譜密度；圖5是無源應答器的實施例。具體實施方式針對未經許可的操作通過57-64 GHz的頻譜分配而可獲得供在美國使用的用于啟動緊急車輛警報系統的適合電磁頻譜。電磁頻譜的這非常大的連續的部分具有啟動緊急車輛以控制交通控制系統的優越的屬性。在實施例中，啟動由緊急車輛所攜帶的無源應答器，以將可獲得的57-64 GHz的頻譜分配內的信號反射回到指示緊急車輛在附近的信號的源。源可以是作為自含式本地化交通控制系統的交通信號器。系統不一定需要依賴于集中式交通控制基礎設施；然而，設想使本地交通控制系統與集中式交通控制系統協調的系統。圖1取自FCC在1997年7月作為公報號70而發布的“Millimeter Wave Propagation:Spectrum Management Implications”。該圖示出大氣中的電磁能量的顯著的衰減。曲線A針對以在20°C的溫度、在760 mm的壓力且在7.5 gm/立方米的含水量（75%濕度）的海平面；曲線B針對以在0°C的溫度且在1 gm/立方米的含水量（相對干燥的空氣）的海平面上方4 km的海拔高度。圖2是強調包含未經許可的頻譜的頻率范圍并示出主要地由于氧氣而引起的頻率選擇衰減的圖1的摘選（extract）。如在圖1和圖2中所看到的，存在57-64 GHz的毫米波頻譜的隨距離而發生的相對高的衰減。該高衰減能夠爭取降低來自其他源的干擾、限制潛在干擾的應答器的數量并提供雜波抑制。供系統使用的在57-64 GHz的頻譜分配內可獲得的帶寬量是7 GHz寬、大量的頻譜。存在非常多用于執行應答活動的調制及協議方案。本文中所教導的無源應答器可以是可以安裝于緊急車輛的頂部的裝置。無源應答器可以包括一對角反射器，這一對角反射器以距離D間隔開且被取向以使入射到角反射器上的毫米波RF信號的雷達截面最大化。在實施例中，反射器的取向設計成將從其中緊急車輛行進的方向入射的毫米波RF信號反射。圖3圖解示例的場景。警車350在街道310上朝向交通信號器320行進。交通信號器320具有天線330，天線330能夠傳送訊問信號并接收那些訊問信號的反射的部分。天線330可以安裝于交通信號器320的頂部，并且在操作上與包含在交通信號器320內的傳送器及接收器設備連接。天線330可以配置成通過傳送可以被對準目標的裝置接收的57-64 GHz的頻譜分配內的訊問信號而訊問裝置。接收訊問信號的對準目標的裝置可以根據不同的實施例而以多種方式之一響應于接收。在實施例中，對準目標的裝置可以是無源應答器360。圖3示出警車350，其中在警車350上安裝無源應答器360。通過交通信號器320發送訊問信號來啟動無源應答器360，該訊問信號被無源應答器360反射。所反射的訊問信號的部分被交通信號器320接收。交通信號器320內的計算元件能夠對反射的訊問信號的所接收的部分執行信號處理。由交通信號器320所傳送的天線方向圖（antenna pattern）訊問信號表示為陰影區340。安裝在警車上的無源應答器360可以包括分離距離D的一對所架設的角反射器。因此，進一步朝向警車350的后面的反射器將接收由朝向警車350的前面的反射器接收的相同訊問信號，但延遲D/c，其中，c是光速。作為示例，但不作為限制，由交通信號器320所傳送的訊問信號可以是簡單二相編碼的直接序列（DS）擴頻信號。常見的技術是要構建周期擴頻信號，其中，s（t）表示周期擴頻信號的一個周期。通過選擇乘以為正一和負一的碼片的序列的許多周期的正弦波的T時間單位長的段而形成周期擴頻信號。在實施例中，訊問信號內的碼片的序列可以選擇成具有自相關，該自相關通過自相關的零偏移點周圍的尖銳尖峰（sharp spike）和低幅值的旁瓣表征。將可通過由包含在交通信號器320內的計算裝置所執行的處理來檢測具體的碼片序列。處理可以通過使訊問信號與作為訊問信號的反射的部分的所接收的信號互相關來檢測訊問信號的反射的部分內的自相關尖峰。在另一實施例中，訊問信號內的碼片的序列可以選擇成具有與在57-64 GHz的頻譜中操作的其他DS信號的互相關的低的最大絕對值，以便避免往來于在57-64 GHz的頻譜中操作的其他DS信號的顯著的干擾。在另一實施例中，訊問信號使碼片的正一和負一的序列與許多周期的正弦波的段對準，使得正一和負一的序列的過渡時間與許多周期的正弦波的長的T時間單位的段的零交叉對準。通過連結s（t）的一個或多個周期來構建針對本示例而形成的訊問信號。圖4略述碼片寬度cw內的周期擴頻信號的主瓣的功率譜密度410。主瓣關于中心頻率fc而對稱，并且，跨越頻率范圍到。主瓣包含信號的功率的大約90%。例如，以在中心頻率為60.5 GHz的每秒3.5千兆碼片的碼片速率跨整個未經許可的帶擴展信號的主瓣。擴展的碼片，二進制值的確定性但偽隨機的序列，將在主瓣上大致均勻地擴展信號能量。在每秒3.5千兆碼片的信號速率，存在每米11.667碼片。如果D例如選擇為0.3米，則從反射器朝向警車后面的反射將從來自反射器朝向警車前面的反射延遲7碼片。在實施例中，與交通信號器320相關聯的接收器可以在操作上與交通信號器320內的計算裝置耦合，該計算裝置連續地使訊問信號的周期與所接收的信號互相關，并且，將處理的成果（returns）堆疊。該堆疊通過周期性地其相繼的重疊求和來形成互相關的平均值，并且，導致互相關的噪聲減輕，使得以7碼片時間隔開的兩個互相關尖峰將起因于（rise out of）雜波和噪聲?；ハ嚓P尖峰意味著附近存在應答的緊急車輛，從而允許交通燈內的計算元件設置應答的緊急車輛的狀態。在實施例中，應答的緊急車輛的狀態可使交通燈進入緊急模式。在實施例中，緊急模式可以簡單地使交通信號器在每個方向上變成紅色。在實施例中，計算元件可以執行系統處理，以估計緊急本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交通燈控制系統，包含：至少一個交通信號器設備；信號發生器，包含在所述交通信號器設備內，所述信號發生器生成57?64?GHz的頻帶內的信號；傳送器，包含在所述交通信號器設備內，所述傳送器傳送所述信號；接收器，包含在所述交通信號器設備內，所述接收器接收對所述信號的響應；以及計算裝置，包含在所述交通信號器設備內，所述計算裝置與所述接收器通信耦合，分析對所述信號的所述響應以確定指定條件是否存在。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.11.21 US 61/907,078;2013.11.21 US 61/907,090;1.一種交通燈控制系統，包含：至少一個交通信號器設備；信號發生器，包含在所述交通信號器設備內，所述信號發生器生成57-64 GHz的頻帶內的信號；傳送器，包含在所述交通信號器設備內，所述傳送器傳送所述信號；接收器，包含在所述交通信號器設備內，所述接收器接收對所述信號的響應；以及計算裝置，包含在所述交通信號器設備內，所述計算裝置與所述接收器通信耦合，分析對所述信號的所述響應以確定指定條件是否存在。2.如權利要求1所述的交通燈控制系統，其中，如果所述指定條件存在，則所述計算裝置設置所述交通信號器的緊急模式。3.如權利要求1所述的交通燈控制系統，其中，所述信號發生器生成具有占據所述57-64 GHz帶的大部分的主瓣的直接序列擴頻信號。4.如權利要求1所述的系統，其中，接收的響應是所傳送的信號的反射。5.如權利要求4所述的交通燈控制系統，進一步包含分離距離D的一對架設式反射器，所述一對架設式反射器生成所述反射。6.如權利要求5所述的交通燈控制系統，其中，所述計算裝置通過連續地使所述所傳送的信號與所述接收的響應互相關并且使所述互相關堆疊而處理所述反射。7.如權利要求6所述的交通燈控制系統，其中，所述指定條件是在所堆疊的互相關中兩個尖峰的存在，其中，所述尖峰在時間方面分離兩倍所述距離D除以光速。8.如權利要求1所述的交通燈控制系統，其中，所述指定條件是自相關的零偏移點周圍的尖銳的尖峰和低幅值的旁瓣。9.如權利要求1所述的交通燈控制系統，其中，所述指定條件是所述信號的反射的部分內的正一和負一的序列和具有許多周期的正弦波的所述信號內的段被對準，使得正一和負一的所述序列的過渡時間與所述段內的所述正弦波的零交叉對準。10.如權利要求1所述的交通燈控制系統，其中，響應于緊急車輛接收所述信...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MJ哈特曼，BG巴內特，JE赫希，MJ德爾安諾，S索羅，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US