АНТЕННА
ANTENNA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится, среди прочего, к антенне с конкретными конструктивными и эксплуатационными характеристиками.
[0002] В некоторых конкретных (хотя и не имеющих ограничительного характера) вариантах применения антенна может быть расположена на поверхности дороги, проезжей части или т.п., и может быть использована для выполнения радиочастотной идентификации (RFID, radio-frequency identification) с поддержкой восприимчивой радиочастотной метки (радиочастотных меток), которая расположена на передней и/или задней части проезжающих транспортных средств. В указанном варианте применения (или аналогичных вариантах применения) антенна будет частью RFID считывателя, который выполнен с возможностью поддержания связи с радиочастотными метками (или будет связана с ним). Предпочтительно радиочастотные метки будут размещаться на номерных знаках транспортных средств (или встраиваться как их часть). Более конкретно, для транспортных средств, которые имеют номерной знак спереди и сзади, радиочастотная метка предпочтительно будет размещаться на одном или обоих номерных знаках упомянутого транспортного средства (или встраиваться как их часть), или для транспортных средств, которые имеют только один номерной знак, радиочастотная метка предпочтительно будет размещаться на одном номерном знаке (или встраиваться как его часть).
[0003] Несмотря на вышесказанное, следует четко понимать, что никакие конкретные ограничения не должны подразумеваться ни в одном из примеров применения или использования, упомянутых выше или описанных ниже. Таким образом, антенна также может быть использована в широком диапазоне других областей и/или вариантов применения. Например, вместо вариантов применения на дороге для обнаружения радиочастотных меток, которые размещены на передней и/или задней части зарегистрированных дорожных транспортных средств (или на номерном знаке (знаках) транспортных средств), антенна, возможно, могла бы, например, найти применение для товаров или продуктов, проходящих мимо антенны (например, товары или продукты, перемещаемые мимо антенны с помощью машины или на конвейере, например, на заводе или на предприятии, в системе обработки багажа в аэропорту и т.п.).
[0004] Тем не менее для удобства изобретение будет описано ниже со ссылкой и в контексте вышеупомянутого применения на дороге, в котором антенна поддерживает связь с радиочастотными метками, которые расположены на номерных знаках транспортных средств (или встроены как их часть).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0005] В целях представления уровня техники и введения к настоящему изобретению ссылка сделана на следующие более ранние патентные заявки, а именно:
- Международная патентная заявка № PCT/AU 2015/050161 (далее именуемая «патентная заявка '161»);
- Международная патентная заявка № PCT/AU 2015/050384 (далее именуемая «патентная заявка '384»);
- Инновационная патентная заявка Австралии №2016101994 (далее именуемая «патентная заявка '994»).
[0006] Все содержание более ранних патентных заявок, перечисленных выше, включено в настоящий документ посредством ссылки. Кроме того, признаки, части, компоненты, конструктивные характеристики, методы, процедуры, способы выполнения действий, варианты, возможные альтернативы и т.п., описанные в более ранних патентных заявках, перечисленных выше, также могут быть использованы в рамках или в качестве части настоящего изобретения, даже если это прямо не указано или не описано в настоящем документе. Однако в случае (или в пределах) любого несоответствия или расхождения между раскрытием в настоящем описании и раскрытием в любой из более ранних патентных заявок, перечисленных выше, настоящее описание имеет приоритет и доминирует. Кроме того, простое включение в настоящий документ содержания более ранних патентных заявок, перечисленных выше, не означает, что какие-либо явные или подразумеваемые сужения или ограничения любых изобретений, раскрытых в любой из этих более ранних патентных заявок, или любые явные или подразумеваемые сужения или ограничения любого другого раскрытия (раскрытий), приведенные в нем, обязательно также применимы к настоящему изобретению или раскрытиям в настоящем документе.
[0007] В контексте обнаружения и идентификации дорожного транспортного средства посредством использования радиочастотной идентификации патентные заявки '161, '384 и '994 поясняют (с различной степенью детализации), что имеется ряд существенных выгод и преимуществ, которые могут возникнуть в результате размещения радиочастотной метки на транспортном средстве довольно низко (т.е. довольно близко по высоте относительно земли/дороги), предпочтительно путем размещения метки на одном или обоих номерных знаках транспортного средства (или путем встраивания метки в один или оба номерных знака транспортного средства, тем самым делая номерные знаки «интеллектуальными»), а также обеспечения считывания указанной радиочастотной метки (меток) RFID-считывателем, антенна которого (по меньшей мере) установлена на дороге или в дороге.
[0008] Следует заметить, что предложение, приведенное в предыдущем абзаце, а именно, размещение радиочастотных меток на транспортных средствах (предпочтительно, наличие меток на номерных знаках или встраивание в номерные знаки) и обеспечение возможности считывания меток RFID-считывателем, который имеет (по меньшей мере) антенну, размещенную на или в дороге, представляет собой главное отличие от конструкции и концепции традиционных систем радиочастотной идентификации, используемых для обнаружения, идентификации и/или мониторинга транспортных средств. Действительно, в большинстве традиционных систем радиочастотного обнаружения, идентификации и/или мониторинга транспортных средств радиочастотная метка устанавливается на внутренней стороне ветровых стекол транспортного средства (т.е. довольно высоко на транспортном средстве), и радиочастотные метки на транспортных средствах считываются RFID-считывателями, смонтированными (очень часто) «сверху», главным образом, на опорах над дорогой и т.п. Указанные традиционные системы, содержащие радиочастотные метки на ветровом стекле, и размещенные над дорогой или на опорах RFID-считывателя, обладают многочисленными недостатками, о чем более конкретно говорится в патентной заявке '161, а также в патентных заявках '384 и '994. Однако из многих недостатков одним из наиболее значительных является просто стоимость, связанная с опорами над дорогой, как с точки зрения стоимости производства самих опор (они представляют собой крупные металлические конструкции), так и с точки зрения затрат, связанных с установкой опор над дорогами и установкой на них оборудования RFID-считывателя, и т.п., а также с последующим техническим обслуживанием или ремонтом опор и/или оборудования считывателя на них, которое обычно требует частичного или полного закрытия дороги (что, в свою очередь является, чрезвычайно деструктивным и дорогим само по себе, совершенно независимо от фактических затрат, связанных с техническим обслуживанием или ремонтом).
[0009] Патентные заявки, упомянутые выше, по-разному описывают конструкции и конфигурации некоторых антенн и RFID-считывателей, содержащих указанные антенны, которые могут быть подходящими для установки или развертывания на дороге или в дороге, и которые также могут быть подходящими (при установке/развертывании на дороге или в дороге) для считывания радиочастотных меток на номерных знаках проезжающих транспортных средств, в том числе на автострадах или других дорогах с высокой (или, возможно, высокой) скоростью транспортных средств. Антенны и RFID-считыватели, описанные в указанных патентных заявках и других связанных с ними изобретениях, таким образом, обеспечивают возможную альтернативу обычным системам радиочастотной идентификации, включая, в частности, варианты с автострадами и дорогами общего пользования, в которых используются опоры над дорогой и т.п. Поэтому использование антенн, описанных в этих патентных заявках, может обеспечить устранение или уменьшение ряда основных недостатков, связанных с опорами над дорогой и т.п., включая (в частности) их стоимость, в то же время, позволяя обнаруживать и идентифицировать транспортное средство и т.п., с использованием радиочастотной идентификации.
[0010] Для целей настоящего введения следует заметить, что в тех случаях, когда антенна установлена/развернута на дороге или в дороге, и должна использоваться для считывания радиочастотных меток на номерных знаках проезжающих транспортных средств, особенно на автострадах или на других дорогах с высокой (или, возможно, высокой) скоростью транспортных средств (и, полагая, что определенные антенны, описанные в приведенных выше патентных заявках, пригодны/могут использоваться в таких вариантах применения при высокой скорости), для антенны существует требуемая зона считывания, которая обычно вполне конкретно определена с точки зрения ее размера и формы. Иначе говоря, вблизи антенны RFID-считывателя имеется область вполне определенного размера и формы, внутри которой RFID-считыватель должен иметь возможность поддержания связи с установленной на транспортном средстве радиочастотной меткой, если (или всякий раз, когда) метка транспортного средства находится в пределах указанной области. Причина, по которой эта требуемая зона (область) считывания вполне конкретно определена с точки зрения ее размера и формы, обусловлена рядом факторов, в том числе: место расположения и ориентация номерных знаков на транспортных средствах, размеры (особенно ширина) полос движения, типичная максимальная скорость движения транспортных средств (особенно на автомагистралях и других высокоскоростных (или, возможно, высокоскоростных) дорогах) и время, необходимое для достоверного «считывания» RFID-считывателем (т.е. обнаружения и точной идентификации) радиочастотной метки транспортного средства (смонтированной на номерном знаке). Это дополнительно поясняется ниже.
[0011] (Примечание: отрывки, которые следуют непосредственно ниже, процитированы из патентной заявки '384. Однако отрывки, приведенные ниже, также были немного отредактированы, по необходимости, чтобы они имели смысл в контексте настоящего вступительного описания, а также для ссылок на фигуры в настоящем описании, а не (по существу, эквивалентные) фигуры в патентной заявке '384):
В нормальных условиях, принимая во внимание свойства радиосвязи, помехи, необходимость повторных попыток при потере данных и т.п., считается, что для идентификации транспортного средства с использованием пассивной ультравысокочастотной (UHF) радиочастотной идентификации для достоверного обмена 512 битами идентификационных данных требуется приблизительно 80 мс. В связи с этим считается, что 512 бит данных достаточно для идентификации транспортного средства и выполнения [по меньшей мере] элементарной автономной проверки этой идентичности. Транспортное средство, движущееся со скоростью 36 км/ч, будет перемещаться на 0,8 м за 80 мс, а транспортное средство, движущееся со скоростью 180 км/ч, будет проезжать 4 м за 80 мс. Поэтому для целей настоящего описания [и это также применимо в настоящем документе] будет использоваться 4 м пути движения транспортного средства в качестве [и так будет считаться] минимального воздействия, необходимого для достоверного считывания радиочастотной метки на движущемся транспортном средстве. Специалистам в данной области будет понятно, что это основано на предположении, что максимальная скорость транспортного средства составляет 180 км/ч, что представляется разумным, учитывая, что на дорогах общего пользования транспортные средства очень редко (если вообще когда-либо) движутся быстрее.
[См. заявку '384, пункт [0081]]
[ФИГ. 5] иллюстрирует … зону считывания
[вблизи антенны RFID-считывателя, внутри которой] транспортные средства, оснащенные номерными знаками с радиочастотной меткой [должны быть «считаны», то есть, обнаружены и идентифицированы]. [Ширина полосы движения и, следовательно, ширина] пути движения номерного знака с радиочастотной меткой на [фигуре 5] составляет 4 м в ширину, при этом зона считывания начинается за 5 м до антенны считывателя и заканчивается в 5 м после антенны считывателя (считыватель в данном случае находится в центре полосы движения …). Промежуток от 1 м до антенны считывателя до 1 м за антенной считывателя исключается из зоны считывания в попытке уменьшить эффект ослепления из-за отражения излучения [от нижней части транспортных средств, когда они проходят непосредственно над антенной, как дополнительно описано в заявке '384]), а также из-за проблем считывания под углом, которые могут возникнуть в этой области, особенно для транспортных средств (и их номерных знаков), которые движутся вблизи боковой стороны полосы движения (а не вниз по центру полосы движения непосредственно на одной линии со считывателем).
…Типичные значения параметров [изображенных на фигуре 1 и фигуре 5] составляют: L=1 м, Lx=4 м, Ly=2 м и 200 мм ≤ h ≤ 1200 мм [или 300 мм ≤ h ≤ 1300 мм].
[ФИГ. 5] иллюстрирует эффективную зону считывания [9] для радиочастотной метки, … расположенной на номерном знаке транспортного средства, при считывании с использованием RFID-считывателя в дороге … Требуемая зона считывания [или требуемая область 2 считывания, которая также показана на ФИГ. 1], охватывает типичную ширину [2Ly=] 4 м полосы и требуемый 4 м путь (Lx) движения «внутри луча»… Диаграмма направленности в виде (широкого и плоского) «упавшего пончика» RFID-считывателя (эта форма является наиболее предпочтительной формой для диаграммы направленности [как показано на фигуре 2]), представлена на [фигуре 5] в виде круга, обозначенного [3]; [Должно быть] понятно, что [хотя эта форма диаграммы направленности] …представлена [просто] в виде большого круга [3] на [фигуре 5]), [тем не менее, этот круг 3 на фигуре 5] фактически [представляет] диаграмму направленности в виде упавшего пончика или расплющенного тороида, предпочтительно, имеющего форму, приближающуюся к форме, показанной на [фигуре 2]. В любом случае, диаграмма направленности [3] RFID-считывателя, с диапазоном считывания лицевой стороны примерно 6 м, в сочетании с влиянием угла считывания на радиочастотную метку номерного знака, приводит к проиллюстрированной эффективной …зоне [9] считывания. Эффективная … зона [9] считывания представляет собой область, в которой радиочастотная метка, находящаяся на/в номерном знаке транспортного средства, будет получать от RFID-считывателя достаточную энергию для включения и эффективного отражения модулированного сигнала. Как показано на [фигуре 5], эффективная зона [9] считывания приблизительно имеет форму «цифры 8», с центром цифры 8, расположенным в положении считывателя RFID, и двумя лепестками «цифры 8» [выступающими] по обе стороны от него в направлении движения транспортного средства. (Следует, несомненно, напомнить, что антенна RFID-считывателя… является ненаправленной и, следовательно, ориентация эффективной зоны [9] считывания в виде «цифры 8» - т.е. на одной линии с направлением движения транспортного средства - возникает вследствие геометрии требуемых зон [2] считывания, а из-за проблем с углом считывания возникает схождение лепестков «цифры 8» вблизи считывателя. Следовательно, указанные факторы, касающиеся ориентации эффективной зоны [9] читывания в виде «цифры 8», не являются результатом конструкции/конфигурации самой антенны [RFID-считывателя]).
[См. патентную заявку '384, пункты [00124]-[00126]]
[0012] Следовательно, в патентных заявках '384 и '944 (по меньшей мере), поясняется, что требуемая зона считывания (т.е. область вблизи антенны RFID-считывателя, внутри которой RFID-считыватель должен иметь возможность поддержания связи с RFID меткой транспортного средства, если указанная метка находится в указанном регионе):
- составляет примерно 4 м в ширину (2 м в поперечном направлении по обе стороны от антенны) - это соответствует, как правило, максимальной ширине большинства полос движения,
- занимает промежуток примерно от 5 м до 1 м перед антенной в заданном направлении (например, направление движения на полосе движения), а также промежуток после антенны (в указанном том же направлении) примерно от 1 м до 5 м за антенной - 1 м непосредственно перед и за антенной не входит в требуемую зону считывания из-за возможного ослепления и затруднений с углом считывания в этой области, но в остальном этот промежуток от 5 до 1 м перед и от 1 м до 5 м за антенной обеспечивает «считывание» метки на 4 м пути транспортного средства, как перед, так и за антенной, при этом 4 м - это расстояние, пройденное за время, необходимое для выполнения «считывания», если транспортное средство движется с максимальной предполагаемой скоростью транспортного средства (180 км/ч), и
- проходит по высоте по меньшей мере в пределах горизонтальных зон, определенных в предыдущих пунктах маркированного списка, примерно от 0,2-0,3 м до 1,2-1,3 м над уровнем земли (дороги) - этот диапазон высоты соответствует диапазону высот над землей, на которых установлены номерные знаки (и, следовательно, радиочастотные метки, встроенные в них или установленные на них) на большинстве дорожных транспортных средств.
[0013] Примечательно, что дистанция между движущимися транспортными средствами на дороге обычно составляет по меньшей мере одну длину транспортного средства, которая в среднем равна примерно 6 м. Дистанция между транспортными средствами очень редко, и, как правило, только в условиях очень медленного движения, составляет менее 4 м. Это дает достаточно времени для считывания переднего номерного знака следующего транспортного средства и заднего номерного знака переднего транспортного средства. Примечание: эти соответствующие номерные знаки не будут одновременно находиться в зоне считывания. Указанные геометрические размеры ограничивают количество радиочастотных меток в зоне считывания. Также следует заметить, что радиочастотные метки в настоящее время используются для маркировки компонентов транспортного средства и других изделий, например, поддоны, контейнеры, газовые баллоны … Все эти метки и объекты, на которых они закреплены, расположены на транспортных средствах. Эти метки также будут подвергаться воздействию излучения считывателя, расположенного на опоре, и бокового считывателя. Поэтому они будут мешать считыванию метки на номерном знаке там, где используются верхние считыватели на опорах и боковые считыватели. Эти метки, как правило, НЕ будут находиться в поле действия считывателя, установленного на/в дороге. Таким образом, считывателю, находящемуся на или в дороге, будут меньше мешать другие метки в транспортном средстве и на нем.
[0014] Для дополнительной иллюстрации и во избежание сомнений, требуемая зона считывания, описанная выше в пунктах маркированного списка в абзаце [0012], показана на фигуре 1. На фигуре 1 требуемая зона считывания опять обозначена номером позиции 2. Следует иметь в виду, что размеры требуемой зоны считывания, приведенные выше в абзаце [0012], могут не точно совпадать с требуемыми размерами зоны считывания, описанными в патентных заявках '161, '384 и '994. Тем не менее, эти более ранние патентные заявки четко раскрывают требуемую зону считывания, которая по меньшей мере аналогична приведенной выше, даже если указанные размеры зоны незначительно отличаются.
[0015] Для создания эффективной зоны считывания, которая покрывает или охватывает описанную выше зону считывания, одним из средств, которое ранее считалось желательным, как описано в патентных заявках '161, '384 и '994, было использование действующей по всем направлениям (по азимуту), диаграммы направленности излучения с вертикальной поляризацией и, следовательно, использование антенны RFID-считывателя, способной обеспечить такую диаграмму направленности.
[0016] Более конкретно, ранее считалось желательным, как описано в патентных заявках '161, '384 и '994, что диаграмма 3 направленности антенны RFID-считывателя должна предпочтительно иметь форму, которая может быть описана как «упавший пончик» или «расплющенный тороид» - то есть форму, показанную на фигуре 2.
[0017] Антенны радиочастотных меток, такие как, в частности, антенны радиочастотных меток, используемых на номерных знаках транспортных средств (которые часто могут быть простыми щелевыми антеннами или т.п., хотя также может использоваться ряд других типов антенн), обычно имеют остронаправленную диаграмму излучения. (См. ФИГ. 5 и ФИГ. 6). Более конкретно, диаграмма направленности антенны радиочастотной метки на номерном знаке транспортного средства почти всегда будет наведена в направлении 6, параллельном направлению «лицевой стороны» номерного знака, хотя и направлена в сторону от транспортного средства/номерного знака, как показано на ФИГ. 4. Таким образом, прямой канал 8 связи по излучению между антенной радиочастотной метки на номерном знаке и антенной RFID-считывателя (на/в дороге) имеет угол возвышения, т.е. смещение 5 (по высоте/вертикали), и он также может иметь смещение 7 по направлению (горизонтали) от направления лицевой стороны номерного знака. Наличие или отсутствие смещения 7 по направлению (горизонтали) зависит от траектории движения транспортного средства и, в частности, оттого, проходит ли антенна радиочастотной метки на номерном знаке транспортного средства непосредственно над антенной или с одной стороны от нее. Как угол возвышения, так и смещение по направлению (но особенно смещение по направлению) могут способствовать возникновению проблем с углом считывания.
[0018] Как очевидно из вышесказанного, фигура 5 представляет собой вид в плане (то есть «вид сверху») дороги, содержащей три полосы движения. Все три полосы в этом примере ведут транспортные средства в одном направлении, и все три имеют ширину около 4 м. Антенна RFID-считывателя расположена на/в дороге, посередине центральной полосы движения. Фигура 5 изображает следующее наложение на дороге с тремя полосами движения:
- требуемая зона 2 считывания (квадратные области обозначены диагональной штриховкой);
- всенаправленная диаграмма 3 направленности антенны RFID-считывателя - напомним, что «всенаправленная в азимутальной плоскости» является характеристикой формы диаграммы направленности, которая ранее считалась наиболее желательной для антенны RFID-считывателя; и
- эффективная зона 9 считывания, которая на двумерном виде «сверху» на фигуре 5 имеет форму «цифры 8» (в результате геометрии в целом, включая геометрию/форму требуемой зоны 2 считывания и диаграммы 3 направленности, которая в данном случае является всенаправленной (круглой)).
[0019] Фигура 6 в целом аналогична фигуре 5, за исключением того, что показана только одна полоса движения, и направление движения транспортного средства по полосе движения оказывается противоположным направлению движения транспортного средства, показанному на фигуре 5. Однако один элемент того, что показано на фигуре 6, который не показан на фигуре 5, - это приблизительная общая форма диаграммы направленности антенны на радиочастотной метке на номерном знаке транспортного средства (или по меньшей мере вид в плане формы указанной диаграммы направленности антенны метки номерного знака). Форма диаграммы направленности антенны на радиочастотной метке, т.е. «диаграмма направленности антенны метки», обозначена номером позиции 4 на фигуре 6. Хотя это и не является основной идеей настоящего изобретения (и фактически она отдельна и не связана с настоящим изобретением), форма диаграммы направленности антенны метки номерного знака, тем не менее, очень важна в практических вариантах осуществления систем, в которых используют радиочастотную идентификацию для обнаружения и идентификации дорожного транспортного средства, поскольку существует взаимодействие между излучением от антенны метки и излучением от антенны RFID-считывателя (и формы диаграммы направленности для обеих соответствующих антенн очень сильно зависят от этого взаимодействия), что способствует обмену данными и, следовательно, «считыванию» радиочастотной метки номерного знака RFID-считывателем. В любом случае, как очевидно из диаграммы 4 направленности, показанной на ФИГ. 6, антенны радиочастотных меток, используемые на номерных знаках транспортных средств, как правило (если не всегда), имеют высокую направленность, направленную вперед (или параллельно) направлению лицевой стороны номерного знака (это также пояснено выше и показано на ФИГ. 4).
[0020] Далее, теперь для целей настоящего введения следует понимать, что для вариантов применения на «дорогах общего пользования» и автострадах, как правило, существует необходимость в возможности обнаружения и идентификации транспортного средства, которое, возможно, находится в любом месте в пределах дорожной полосы, в том числе, возможно, даже в положении поперек или между несколькими полосами движения, если на дороге имеется более одной полосы движения. Это означает, что в таких видах использования «дорог общего пользования» и автострад существует (или может часто существовать) необходимость в возможности обнаружения и точной идентификации проходящих транспортных средств, несмотря на то, что зачастую существует значительная неопределенность в отношении фактического местоположения транспортного средства (то есть места, в котором транспортное средство будет фактически находиться относительно антенны) при прохождении им антенны. Это по меньшей мере одна из причин, по которой для конкретной антенны RFID-считывателя, используемой для конкретной полосы движения, требуемая зона считывания проходит по всей ширине полосы движения, как показано на фигуре 5 и фигуре 6. Также может существовать необходимость в возможности обнаружения транспортных средств, движущиеся в разных направлениях относительно антенны, например, если антенна размещена на перекрестках, или на перекрестке, на котором разные транспортные средства могут проходить над антенной или проходить мимо нее при движении в разных направлениях. В результате этого антенны RFID-считывателя, которые могут размещаться на дороге и/или в дороге, и которые подходят для считывания радиочастотных меток на номерных знаках проезжающих по автострадам транспортных средств или в других вариантах применения на дорогах общего пользования, обычно должны иметь (или по меньшей мере для них желательно иметь) диаграмму направленности, которая «направлена» в большинстве, если не во всех, радиальных направлениях вокруг антенны. Иначе говоря, считается, что излучаемая энергия антенны RFID-считывателя должна распространяться в некоторой степени во всех радиальных направлениях (то есть во всех горизонтальных направлениях, параллельных поверхности дороги - иначе говоря, во всех направлениях в азимутальной плоскости). Действительно, ранее считалось предпочтительным, чтобы излучаемая антенной энергия распространялась одинаково во всех радиальных направлениях (то есть одинаково во всех горизонтальных направлениях, параллельно поверхности дороги - или иначе говоря, одинаково во всех направлениях в азимутальной плоскости). Таким образом, ранее считалось, что (и это то, что было предложено в патентных заявках '161, '384 и '994), антенна RFID-считывателя предпочтительно должна быть всенаправленной в азимутальной плоскости. Это, однако, в настоящее время в некоторой степени пересмотрено, как описано ниже.
[0021] Другое важное соображение заключается в том, что количество энергии, излучаемой антенной RFID-считывателя в направлении «вверх» (то есть количество энергии, направленной вертикально вверх, перпендикулярно поверхности дороги, или иначе говоря, количество энергии, направленное под углом наклона вверх относительно азимутальной плоскости) должно быть ограничено. Для этого есть ряд причин, в том числе ограничение потенциально «ослепляющих» отражений энергии от нижней части транспортных средств, которые проходят над антенной.
[0022] Еще одна практическая проблема, которая была идентифицирована и которая, как считается, не может быть соответствующим образом решена с помощью различных конструкций антенн, предложенных в патентных заявках '161, '384 и '994, - это проблема, заключающаяся в том, что правительственные и регулирующие органы и т.п., и особенно те, кто отвечает за разрешение на установку и/или использование любого вида оборудования (или объектов любого вида) на дорогах общего пользования или вблизи них, часто являются весьма консервативными и поэтому не готовы разрешать (или по меньшей мере колеблются и крайне осторожны при выдаче разрешения) установку и/или использование новых типов или форм оборудования, которые ранее не использовались на дорогах общего пользования (например, антенны RFID-считывателей на дороге или в дороге), особенно если форма (то есть размер и/или форма и/или общая конфигурация или внешний вид и т.п.) нового оборудования незнакомы, нетрадиционны или отличаются от типов или форм оборудования, которые ранее были разрешены для использования, и фактически использовались на дорогах общего пользования и особенно, если кажется, что форма нового оборудования создает потенциальную угрозу или опасность (даже если это только наименьший или самый незначительный потенциальный риск).
[0023] Еще одна проблема, которая была идентифицирована и которая, как считается, не может быть адекватно решена с помощью различных конструкций антенн, предложенных в патентных заявках '161, '384 и '994, связана с направленностью антенн радиочастотных меток, используемых на номерных знаках транспортных средств. Во избежание сомнений, для большинства (если не всех) типов антенн, которые используются (или которые могут использоваться) в радиочастотных метках на номерных знаках транспортных средств (эти антенны часто могут быть простыми щелевыми антеннами, хотя также может быть использован ряд других типов антенн), особенность этих антенн состоит в том, что они, как известно, (в силу их конструкции, размещения и конфигурации) имеют высокую направленность. Иначе говоря, антенны такого типа испускают излучение, главным образом, в направлении, прямо противоположном (то есть перпендикулярном) площадки заземления антенны (которое параллельно плоскости номерного знака), и "распространение" излучения в направлениях, перпендикулярных/поперечных этому «прямому» направлению, особенно в направлениях, перпендикулярных «прямому» направлению и параллельно поверхности дороги, является относительно низким. Таким образом, эти типы антенн обычно имеют (вследствие своей конфигурации) форму диаграммы направленности, которая является узкой и направленной вперед, подобно форме 4 диаграммы направленности, показанной на фигуре 6.
[0024] Однако важное обстоятельство, идентифицированное в настоящее время, состоит в том, что, когда антенны радиочастотной метки такого типа используются на номерных знаках, и особенно когда эти номерные знаки, в свою очередь, устанавливаются на транспортных средствах, которые имеют большую (или не обтекаемую) металлическую переднюю часть, например, автобусы, грузовики, некоторые военные транспортные средства, и даже некоторые фургоны и полноприводные автомобили/внедорожники и т.п., излучение, испускаемое антенной метки на номерном знаке, иногда может становиться даже более направленным. Следовательно, форма 4 диаграммы направленности, создаваемой антеннами радиочастотных меток, используемыми на номерных знаках, которые установлены на таких транспортных средствах с большими (или не обтекаемыми) металлическими передними частями, может, по сути, стать еще более узкой и более направленной вперед/сфокусированной. (Между прочим, считается, что по меньшей мере одна из причин этого заключается в том, что большая (не обтекаемая) металлическая передняя часть транспортного средства функционирует по меньшей мере в некоторой степени, фактически как площадка заземления увеличенного размера (или расширение/удлинение фактической площадки заземления) для антенны радиочастотной метки на знаке. В любом случае, данная увеличенная направленность излучения метки на знаке может, в свою очередь, привести к тому, что, например, если диаграмма направленности антенны RFID-считывателя, который должен «считывать» радиочастотную метку на номерном знаке, имеет полностью всенаправленную форму (3) (т.е. распространяется одинаково во всех радиальных направлениях, что и предложено в патентных заявках '161, '384 и '994), объединенное влияние этих геометрий более узкой диаграммы направленности антенны радиочастотной метки и диаграммы направленности антенны RFID-считывателя, соответственно, и взаимодействие между ними могут заключаться в том, что эффективная зона 9 считывания иногда может больше не проходить полностью через полосу движения и, следовательно, (когда это происходит) она может не полностью охватывать всю требуемую зону 2 считывания, как показано на фигуре 7(i). Таким образом, там, где это происходит, эффективная (то есть фактическая) зона 9 считывания может не охватывать всю требуемую зону 2 считывания (например, могут существовать участки требуемой зоны 2 считывания, особенно вблизи ее краев/периферийных областей (вблизи края (краев) полосы движения)), которые не охватывает фактическая зона 9 считывания), а это значит, что может существовать возможность уклонения от обнаружения/идентификации (или пропуска обнаружения/идентификации) проезжающим транспортным средством, например, если антенна радиочастотной метки на номерном знаке проходит через одну из указанных периферийных областей требуемой зоны 2 считывания, или если антенна радиочастотной метки на номерном знаке не находится в зоне 9 эффективного/фактического считывания в течение времени, достаточного для полного «считывания».
[0025] Чтобы помочь приспособиться к этому, в настоящее время признано, что может оказаться (по меньшей мере, в некоторых обстоятельствах/ситуациях) желательным, чтобы форма диаграммы направленности антенны RFID-считывателя простиралась дальше в одном или более горизонтальных направлений, чем в других, или иначе говоря, протяженность диаграммы направленности антенны RFID-считывателя должен быть больше в одном или более направлениях, чем в других направлениях в азимутальной плоскости (т.е. радиально вокруг антенны, параллельно поверхности дороги). Следует надеяться, что настоящее изобретение может обеспечить средства, с помощью которых это может быть сделано возможным. В частности, иногда может оказаться желательным, чтобы диаграмма направленности 3 антенны RFID-считывателя проходила дальше поперек дороги (или больше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге), с тем эффектом, что (как следствие соответствующей геометрии диаграммы направленности антенны радиочастотной метки (обсуждаемой выше) и диаграммы направленности антенны RFID-считывателя, и в результате взаимодействия между ними) эффективная зона 9'считывания снова охватывает всю полосу движения (и, следовательно, охватывает всю требуемую зону 2 считывания), как показано на фигуре 7(ii), несмотря на повышенную направленность излучения антенн меток.
[0026] Другая возможная причина, по которой может оказаться желательным, чтобы форма диаграммы направленности антенны RFID-считывателя проходила дальше в одном или более горизонтальных направлений, чем в других, и, в частности, для диаграммы направленности расширение дальше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге, а не в направлении, параллельном направлению движения транспортного средства, как показано (хотя и с увеличением и в упрощенном двумерном виде) на фигуре 7(ii), чтобы тем самым усложнить для транспортных средств (и их водителей) уклонение от обнаружения путем «объезда» антенны (или путем движения по пути/траектории мимо антенны, которая находится на достаточном расстоянии, сбоку от одной или другой стороны антенны), что водители могли бы сделать, чтобы попытаться избежать нахождения в зоне действия диаграммы направленности антенны в течение времени, достаточного для полного/успешного «считывания».
[0027] Еще одна проблема заключается в использовании антенны RFID-считывателя, которая обеспечивает диаграмму направленности, являющуюся всенаправленной в азимутальной плоскости (то есть, подобной диаграмме направленности «упавший тороид», изображенной на фигуре 2), и, в частности, при использовании множества таких антенн в этом же месте, возможны перекрестные помехи на радиочастотной метке на транспортном средстве. Эти перекрестные помехи могут возникать, когда транспортное средство движется между полосами движения, то есть между двумя антеннами считывателя, как показано на фигуре 3. При таких схемах, как эта, эффективные зоны считывания соответствующих считывателей/антенн часто могут быть рассчитаны на перекрытие для обнаружения транспортных средств, движущихся между полосами, чтобы уклоняться от обнаружения. Однако в этой схеме может оказаться возможным, что два считывателя будут передавать сообщения сданными одновременно, что приведет к путанице в одной метке (то есть в одном транспортном средстве), которая находится на одинаковом (или приблизительно равном) расстоянии от двух антенн. См. ФИГ. 3(i). Одна из возможностей устранения (или уменьшения) этого недостатка, если антенна RFID-считывателя, обеспечивающая диаграмму направленности, которая является всенаправленной в азимутальной плоскости (т.е. как диаграмму направленности «упавший тороид»), которую она все еще должна использовать, состоит в том, чтобы расположить антенны в шахматном порядке в попытке создать достаточное разделение во избежание перекрестных помех. Указанное разделение в шахматном порядке может привести к диагональному разделению пути движения, поэтому разделители полос движения (транспортное средство, движущееся между полосами движения) все равно будут обнаружены, как показано на ФИГ. 3 (ii).
[0028] Возможный альтернативный вариант решения или устранения описанной выше со ссылкой на ФИГ. 3(i) проблемы может состоять в том, чтобы, кроме того, сделать форму диаграммы направленности антенны RFID-считывателя более протяженной в одном или более горизонтальных направлениях, чем в других, или, иначе говоря, диаграмма направленности антенны RFID-считывателя должна быть больше в одном или некоторых направлениях, чем в других, в азимутальной плоскости (т.е. радиально вокруг антенны, параллельно поверхности дороги). В частности, в этой ситуации (а это в отличие от ситуации, описанной выше со ссылкой на ФИГ. 7(ii)), может оказаться желательным, чтобы диаграмма 3'' направленности антенны RFID-считывателя простиралась (по меньшей мере, до некоторой степени) дальше вдоль дороги (или по меньшей мере еще до некоторой степени в направлении, параллельном направлению движения транспортного средства по дороге). В тех случаях, когда это выполнено (и предполагается, что настоящее изобретение или его варианты потенциально могут обеспечить средства, с помощью которых это может быть выполнено, или которые могут двигаться в этом направлении), вероятно, также возможно использование селективного питания (потенциально включающего в себя нецентрализованное питание), чтобы тем самым привести к наведению длинной оси формы диаграммы направленности (в азимутальной плоскости) по диагонали влево или вправо, как показано на ФИГ. 8 (i). Затем может быть использован интеллектуальный метод мультиплексирования с временным разделением для быстрого наведения луча по диагонали влево и вправо для обнаружения метки. В способе мультиплексирования метка (однажды обнаруженная) может дополнительно блокироваться до тех пор, пока метка не будет полностью опрошена, и затем мультиплексирование возобновляется. Мультиплексирование должно быть синхронизировано между несколькими соседними антеннами RFID-считывателя (см. ФИГ. 8 (ii)). Фактически, различные считыватели могут обнаруживать мультиплексирование соседних считывателей, даже если интенсивность сигнала от соседних считывателей может быть очень низкой.
[0029] Как упомянуто выше (хотя и без ограничения), для целей проектирования часто делается предположение, что на автострадах и дорогах общего пользования транспортные средства могут двигаться со скоростью до (или около) 180 км/ч или по меньшей мере со скоростями этого порядка. В результате возможных высоких скоростей транспортных средств на автострадах и других дорогах общего пользования часто случается, что транспортное средство, проходящее RFID-антенну на автостраде или дороге общего пользования, и радиочастотная метка которого, установленная на знаке, должна считываться RFID-считывателем, связанным с антенной, будет находиться в «зоне считывания» антенны только в течение очень короткого периода времени (из-за скорости, с которой транспортное средство движется мимо неподвижной антенны). Выше поясняется, что: как полагают, для «считывания» метки, установленной на знаке, требуется (примерно) 80 мс; транспортное средство, движущееся со скоростью 180 км/ч, проходит 4 м за 80 мс; и, следовательно, для успешного «считывания» радиочастотных меток на транспортных средствах необходима требуемая зона считывания 4 м, учитывая, что транспортные средства могут проходить мимо антенны RFID-считывателя со скоростью до 180 км/ч (это максимальная скорость, предполагаемая для целей проектирования, хотя на самом деле скорость автомобиля редко, или почти никогда, не будет такой высокой). Действительно, как поясняется выше, требуемая зона считывания должна содержать антенну на расстоянии 4 м до нее и на расстоянии 4 м за ней, но не должна включать область 1 м непосредственно перед антенной и 1 м за ней (в которой проблемы с ослеплением и/или углом считывания могут препятствовать достоверному считыванию). Соответственно, в направлении движения транспортного средства требуемая зона считывания должна охватывать области от 5 м до 1 м перед антенной RFID-считывателя и от 1 м до 5 м за антенной RFID-считывателя. Чтобы диаграмма направленности антенны RFID-считывателя «охватывала» эти требуемые области, мощность, с которой излучается энергия от антенны RFID-считывателя, должна быть достаточно высокой для этого.
[0030] Выше также было упомянуто, что в настоящее время признано, что может оказаться желательным, чтобы форма диаграммы направленности простиралась дальше поперек дороги, чем, например, диаграммы направленности 3 антенны RFID-считывателя, показанной на ФИГ. 5. Из приведенного выше описания в абзаце [0029] первоначально можно было бы подумать, что простирание формы диаграммы направленности поперек дороги может быть просто вопросом увеличения мощности, подводимой к антенне RFID-считывателя (это фактически увеличит уровень/размер диаграммы направленности во всех направлениях). Однако простое увеличение мощности, подводимой к антенне RFID-считывателя, не всегда целесообразно или даже не разрешено. С одной стороны, могут существовать ограничения по величине мощности, которая может быть подана к антенне, например из-за ограничений по мощности, могущей легко передаваться в место расположения антенны на или в дороге, или, возможно, из-за ограничений по величине мощности, которую может подавать батарея, если она должна иметь не слишком короткий срок службы или период перезарядки, и т.п. Кроме того, во многих сферах существуют законы или нормативные акты, которые устанавливают ограничения на величину мощности, которую может излучать радиоантенна (включая RFID антенну, предназначенную для обнаружения/идентификации транспортных средств). Таким образом, указанные обстоятельства часто налагают ограничения на величину мощности, которая может подаваться к антенне, установленной на или в дороге. Однако, даже кроме вышесказанного, существуют также практические причины, по которым увеличение мощности, подводимой к RFID антенне, особенно той, которая расположена на или в дороге и используется для обнаружения и идентификации транспортного средства, является нежелательным. Например, выше было упомянуто, что количество энергии, излучаемой в направлении «вверх» от антенны, установленной на или в дороге (то есть количество энергии, направленной вертикально вверх, перпендикулярно поверхности дороги), должно быть ограничено, в основном, чтобы ограничить «ослепляющие» отражения от нижней части транспортных средств. Простое увеличение мощности, подаваемой к RFID антенне, установленной на или в дороге, используемой для обнаружения/идентификации транспортного средства, не только увеличит размер диаграммы направленности антенны в радиальном направлении (параллельно земле), а также увеличит напряженность (или мощность или плотность мощности) диаграммы направленности (то есть увеличит величину излучаемой мощности), которая направлена в вертикальном направлении вверх (перпендикулярно земле), что может привести к обратным результатам, поскольку это увеличит вероятность нежелательного воздействия «ослепляющих» отражений от нижней части транспортных средств (среди прочего). Кроме того, увеличение величины мощности, подаваемой к RFID антенне, также, вероятно, увеличит количество тепла, которое генерируется не только самой антенной, а также (и часто гораздо больше) связанным оборудованием RFID-считывателя, которое подает мощность к антенне (среди прочего). Количество тепла, генерируемого антенной и соответствующим оборудованием RFID-считывателя, может быть чрезвычайно важным, особенно в вариантах, где RFID-считыватель (или его детали/компоненты) установлены «в дороге», поскольку из-за местоположения и окружающей среды в указанных вариантах установки часто существует весьма ограниченная возможность вентиляции или других средств отвода тепла. Следовательно, минимизация количества тепла, которое генерируется антенной и любыми связанными с ней электронными устройствами RFID-считывателя (или другими электронными устройствами), становится очень важной, потому что трудности с вентиляцией или отводом тепла означают, что если в первом месте генерируется слишком много тепла, может возникнуть опасность перегрева антенны и/или электронных устройств (что, в свою очередь, может привести к отключению вследствие повреждения или предотвращения перегрева, при отсутствии фактического перегрева или повреждения).
[0031] В патентных заявках '384 и '994 раскрыты определенные конструкции антенн, имеющих конфигурации, предназначенные, среди прочего, для преодоления ряда недостатков, связанных с изменяемыми (и часто радикально и динамически изменяемыми) условиями радиочастотной (radio frequency, RF) передачи или окружающей среды, существующей в непосредственной близости от антенны, в том числе из-за «влияния близости земли». Действительно, в заявке на патент '384 конкретно поясняется, что:
«влияние близости земли» - это влияние земли, вызванное землей (которая является частью планеты Земля), или поверхности, на которой установлена антенна, в непосредственной близости от антенны (например, в пределах примерно 6 м или около одного типичного расстояния транспортного средства от антенны). Указанное «влияние близости земли» (т.е. влияние земли, возникающее из-за «близости земли»), в частности, может сильно изменяться и даже динамически изменяться (то есть может изменяться со временем и/или из-за изменений условий и т.п.)…
Обсуждая способность… антенны способствовать компенсации/учету влияния земли, и особенно влияния близости земли, полезно также… подчеркнуть некоторые другие/связанные моменты, которые важны, в отношении… антенны и ее работы в [рассматриваемом в настоящее время применении на/в дороге]. Первый момент заключается в том, что, когда антенна… [расположена на/в дороге и] используется, например, в варианте применения для обнаружения транспортного средства и/или радиочастотной идентификации транспортного средства, антенна эффективно используется таким образом, что может считаться, в общем, похожей на антенну передатчика/датчика радара или аналогична ей. Действительно,… радар, по сути, включает радиосигнал, который сначала передается датчиком; затем этот радиосигнал отражается наблюдаемым объектом, и отраженный сигнал принимается и представляется датчиком (например, с целью обнаружения присутствия объекта, и/или его местоположения, и/или движения относительно датчика, и т.п.). В случае радиочастотной идентификации сигнал может излучаться RFID-считывателем (который содержит антенну …), и затем «отраженный» сигнал может отправляться обратно, например, радиочастотной меткой на транспортном средстве, обратно к RFID-считывателю. При радиочастотной идентификации оба этих сигнала (т.е. как сигнал, излучаемый RFID-считывателем, так и «отраженный» сигнал, отправляемый обратно от радиочастотной метки к RFID-считывателю), могут быть модулированными для переноса информации/данных (эта модуляция данных в сигналах является по меньшей мере частью того, что отличает радиочастотную идентификацию от традиционного радара, в котором сигналы являются немодулированными). Иначе говоря, при радиочастотной идентификации на сигнал, излучаемый RFID-считывателем, может накладываться информация, так что информация отправляется от считывателя к метке, и аналогичным образом на сигнал, отправляемый (отражаемый) радиочастотной меткой, может накладываться информация, так что информация отправляется обратно от метки к считывателю. В тех случаях, когда существует двусторонний обмен данными такого типа, в частности, в вариантах применения для радиочастотной идентификации транспортных средств, обмен информацией может использоваться для выполнения (и фактически это может быть тем, что позволяет выполнять) [положительной] идентификации (т.е. идентификации/обнаружения) конкретного транспортного средства. …Также возможны альтернативные устройства или ситуации, когда сигнал, излучаемый RFID-считывателем, и «отраженный» сигнал, отправляемый обратно от радиочастотной метки к RFID-считывателю, или один из них, является/являются не модулированным, так что, следовательно, отсутствует двусторонний обмен данными, как описано выше. Однако даже в этом альтернативном случае, когда сигнал, излучаемый RFID-считывателем и/или «отраженный» сигнал, отправляемый обратно от радиочастотной метки к RFID-считывателю, является/являются немодулированным, тем не менее сигнал, отправленный радиочастотной меткой, который по-прежнему получается и интерпретируется считывателем, может, среди прочего, использоваться для обнаружения транспортных средств. Действительно, когда такой отраженный сигнал, который отправляется (отражается) обратно от радиочастотной метки, принимается считывателем, этот сигнал (даже если это немодулированный сигнал) может немедленно указывать на присутствие радиочастотной метки (и, следовательно, транспортного средства) в пределах диапазона считывания считывателя (хотя какое конкретное транспортное средство - то есть конкретный идентификатор транспортного средства - в этом случае не может быть определено, по меньшей мере не по сигналу, посылаемому только радиочастотной меткой). Кроме того, способ, посредством которого указанный сигнал изменяется со временем (то есть способ, посредством которого сигнал, который отправляется от радиочастотной метки и принимается считывателем, изменяется со временем, даже если это немодулированный сигнал), может использоваться (интерпретироваться считывателем) для выяснения информации о (неопознанном) транспортном средстве в дополнение только к его присутствию. Действительно, возможно, могут быть определены местоположение и движение транспортного средства, например, его дистанция или положение относительно считывателя, его скорость (и, возможно, направление) перемещения и т.п. Понятно, что этот последний вариант с немодулированным сигналом несколько больше похож на традиционный радар [чем вариант двустороннего обмена данными, в котором положительная идентификация транспортного средства получается с использованием радиочастотной идентификации].
Другим моментом, который следует подчеркнуть, является то, что, хотя антенны … при использовании, например, для обнаружения транспортного средства и/или радиочастотной идентификации транспортного средства могут быть использованы подобно или аналогично традиционным антеннам радара (см. выше), тем не менее, в то же время, область, в которой должна работать [антенна RFID-считывателя, используемая в рассматриваемом в настоящий момент применении на/в дороге], и требуемые диапазоны передачи, формы диаграммы направленности и даже физическое положение антенны (и, следовательно, физическое местоположение, в которое и из которого передается сигнал антенны) могут в значительной степени отличаться от антенн, используемых в обычных радарах. Действительно, по причинам, подробно объясненным [в патентных заявках '161 и '384, антенны RFID-считывателя, используемые в рассматриваемых в настоящее время вариантах применения на/в дороге], часто необходимо размещать на уровне земли, обычно на поверхности или в поверхности земли (то есть на или в поверхности планеты Земля) - например, на или в поверхности дороги. Таким образом, антенна, как правило, должна быть выполнена с возможностью расположения (и таким образом, чтобы ее излучение сигнала испускалось) на уровне земли на планете Земля. Это очень отличается от обычного радара, в котором традиционные антенны радара почти всегда расположены значительно выше уровня земли, обычно по меньшей мере на 2 длины волны над землей (то есть высота, на которой работает обычная антенна радара, как правило по меньшей мере вдвое больше длины волны сигнала радара, передаваемого ею). Соответственно, традиционные антенны радара, как правило, не должны приспосабливаться к значительным (если таковые имеются) изменениям в условиях распространения передачи сигнала из-за «влияния близости к земле». Напротив, для них влияние на распространение передачи сигнала, вызванное планетой Земля [и, в частности, изменяющимися условиями/окружающей средой на планете Земля], часто можно считать незначительным или по меньшей мере постоянным, например, независимо от любых изменений времени и/или положения в погодных или окружающих условиях или на земле и т.п.Это очень отличается от [антенн RFID-считывателя, используемых в рассматриваемых в настоящий момент вариантах применения на/в дороге], предназначенных для работы на/в земле, и в которых влияние на распространение передачи сигнала, вызванное землей [и, в частности, изменяющимися условиями/окружающей средой], на/в которых расположена антенна (особенно вблизи земли), может резко изменяться, как между различными местоположениями, так и динамически в одном месте…[На пример] условия распространения передачи сигнала могут резко меняться со временем даже в одном месте, например с изменениями состояния поверхности из-за поверхностных вод, сухой почвы по сравнению с влажной почвой в окрестностях, [и т.п. Условия распространения передачи сигнала также могут резко изменяться в разных местах из-за таких факторов, как:] наличие или отсутствие металлических или других проводников в основании дороги, веществ с различной проводимостью, таких как краска или масло на дороге, и т.п.)…
Кроме того, традиционные антенны радара обычно имеют очень сфокусированную/направленную диаграмму направленности, предназначенную для передачи на большие или очень большие расстояния (обычно в режиме широковещательной передачи). Таким образом, традиционные антенны радара обычно не только расположены значительно выше уровня земли, но и имеют узкую сфокусированную/направленную диаграмму направленности, и передают сигналы на большие расстояния (т.е. они работают в так называемом поле в дальней зоне - например, в зоне Фраунгофера). Напротив, [антенны RFID-считывателя, используемые в рассматриваемых в настоящее время вариантах применения на/в дороге], могут (и, как правило, будут) нуждаться в передаче в пределах и в диапазоне, который находится очень близко к антенне, возможно, даже в пределах излучения антенны в ближнем поле, известном как зона Френеля. Кроме того, антеннам в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может (и, как правило, будет) требоваться обеспечение диаграммы направленности, которая не сфокусирована, и которая проходит дальше в направлении, параллельном площадки заземления [антенны], чем в направлении, перпендикулярном площадки заземления [антенны] [как обсуждалось выше, а также в патентных заявках '161 и '384]. В качестве иллюстративного примера…, [для] антенны…, выполненной с возможностью работы с сигналами с частотой около 1 ГГц (и, следовательно, с длиной волны сигнала около 300 мм), при этом антенна, которая является частью RFID-считывателя, расположенного на/в дорожном покрытии, может использоваться для (так сказать) «радиолокационного» обнаружения и/или идентификации одного или более транспортных средств в радиусе около 5 или 6 м вокруг антенны, причем радиочастотная метка (метки) на транспортном средстве (средствах) находится на высоте около 2 м или ниже.
[0032] Таким образом, патентные заявки '384 и '994 относятся к определенным конструкциям антенн (и методам проектирования антенн), которые призваны помочь преодолеть ряд проблем и недостатков, только что описанных в приведенных выше отрывках, в частности, в которых (модулированная и/или немодулированная) радарная или подобная радарной передача - это используемый способ передачи данных, при нахождении передающей антенны на земле, и отражающей антенны в пределах ~6 м и ниже.
[0033] Кроме того, как пояснялось ранее, в контексте вариантов применения радиочастотного обнаружения/идентификации дорожных транспортных средств, существует множество преимуществ, которые возникают в результате размещения RFID-считывателя или по меньшей мере его антенны на или в поверхности дороги. Однако, как пояснялось выше, размещение антенны на/в поверхности дороги, особенно там, где требуемая дальность считывания находится в пределах 6 м от антенны, ограничивает (или может полностью препятствовать) использование методов обычного радиолокационного излучения, в которых Земля, в частности, часто определяется количественно как (то есть, предполагая, что) один радиочастотный элемент, который является однородным и стабильным/неизменяемым/неизменным во времени (или почти таким).
[0034] Специалисты в области проектирования антенн поймут, что, хотя электропроводность (включая, но не ограничиваясь этим, электропроводность поверхности дороги) является одним из важных параметров, которые могут влиять на диаграмму направленности антенны, находящейся на дороге или в дороге, это не единственный соответствующий параметр. Например, в качестве другого примера, в дорожном строительстве может использоваться целый ряд различных типов агрегатов. Эти различные типы агрегатов стареют, изменяются, связываются, сжимаются и т.п. стечением времени по-разному. Многочисленные возможные влияния этого (включая различный состав материала, плотность, пористость, форму поверхности и текстуру дорожного покрытия и т.п.) также могут существенно повлиять на условия/среду передачи радиочастот на дороге, что, в свою очередь, также влияет на диаграмму направленности антенны на/в дороге.
[0035] Считается, что было бы желательно, если бы существовал способ и/или соответствующее антенное оборудование/устройство, которое могло бы приспособиться к, возможно, изменяющимся в широком диапазоне и динамически условиям/среде радиочастотной передачи, которые могут существовать на дороге в разное время, или на разных дорогах, в разных местах, в разное время, чтобы можно было использовать антенну, которая может быть размещена на/в дороге, или антенны, которые могут быть размещены на/в дорогах в разных местах, для достижения желаемой диаграммы направленности антенны последовательно (или по меньшей мере, с приемлемой степенью согласованности) во всех условиях во всех местах. Это может быть особенно желательно, если настройка антенн, установленных в дороге или на дороге, может быть сделана (или если она может стать) более «точной наукой», то есть, если настройка антенны может быть выполнена таким образом, чтобы влияние на диаграмму направленности антенны в результате изменений настройки размера, конструкции, конфигурации и т.п. антенны (или определенных частей антенны) было гораздо более предсказуемым и надежным и, следовательно, значительно меньше зависело от настройки просто методом «проб и ошибок».
[0036] Даже несмотря на то, что выше приведено значительное вступительное описание и справочная информация, следует четко понимать, что простая ссылка в этом описании на любые предыдущие или существующие конструкции антенн, устройства, аппараты, продукты, системы, методы, практики, публикации или, естественно, на любую другую информацию, или на любые недостатки или проблемы, не является подтверждением или признанием того, что какие-либо из этих факторов, по отдельности или в какой-либо комбинации, являются частью общеизвестных знаний специалистов в данной области, или что они представляют собой допускаемый уровень техники. Кроме того, сам факт того, что какие-то сведения упоминаются или обсуждаются выше в разделе «Уровень техники», не обязательно означает, что они были общеизвестны (или вообще известны) до настоящего изобретения. Действительно, приведенный выше раздел «Уровень техники» также может содержать пояснения, относящиеся к настоящему изобретению, его особенностям, характеристикам, возможной реализации, возможным вариантам, альтернативам или вариантам, его использованию и т.п., включая некоторые из них, которые, возможно, не повторятся нигде в этом описании.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0037] В одной форме настоящее изобретение относится в широком смысле к антенне для устройства связи, причем антенна имеет конструкцию, содержащую площадку заземления и компонент крышки, при этом:
1
2
1
1
2
1
2
компонент крышки является проводящим, по существу плоским и имеет форму в плане (то есть форму, видную в ортогональной проекции), которая меньше в первом измерении (L) компонента крышки, чем во втором измерении (L) компонента крышки, перпендикулярном первому измерению (L) компонента крышки (то есть L ⊥ L и L < L),
1
2
площадка заземления является проводящей, по существу плоской и имеет форму в плане (то есть форму, видную в ортогональной проекции), которая имеет первое измерение (G) площадки заземления и второе измерение (G) площадки заземления, при этом
1
2
1
2
первое и второе измерения (G и G) площадки заземления параллельны первому и второму измерениям (L и L) компонентов крышки, соответственно,
1
1
2
2
размер площадки заземления в первом измерении (G) площадки заземления больше, чем размер компонента крышки в первом измерении (L) компонента крышки, и размер площадки заземления во втором измерении (G) площадки заземления больше, чем размер компонента крышки во втором измерении (L) компонента крышки, и
компонент крышки имеет проводящее соединение с площадкой заземления, а также расположен на расстоянии от площадки заземления так, что между компонентом крышки и площадкой заземления имеется пространство (также называемое «полостью»), и
антенна имеет центральное питание. (В этом отношении центральное питание означает (или по меньшей мере включает в себя) то, что фидер (то есть, питающий кабель, проводник или т.п.) соединен в геометрическом центре плоского компонента крышки, причем это местоположение соответствует нулю или виртуальному нулю в компоненте крышки).
[0038] В другой, немного отличающейся форме, настоящее изобретение относится в широком смысле к антенне для устройства связи, причем антенна имеет конструкцию, содержащую площадку заземления и компонент крышки, при этом:
1
2
1
1
2
1
2
компонент крышки является проводящим, по существу плоским и имеет форму в плане, которая меньше в первом измерении (L) компонента крышки, чем во втором измерении (L) компонента крышки, перпендикулярном первому измерению (L) компонента крышки (то есть L ⊥ L и L < L),
площадка заземления является проводящей и по существу плоской, при этом
размер площадки заземления больше, чем размер компонента крышки;
компонент крышки имеет проводящее соединение с площадкой заземления, а также расположен на расстоянии от площадки заземления так, что между компонентом крышки и площадкой заземления имеется пространство (также называемое «полостью»), и
антенна имеет центральное питание. (Кроме того, центральное питание означает (или по меньшей мере включает в себя) то, что фидер (то есть, например, питающий кабель, проводник или т.п.) соединен в геометрическом центре плоского элемента крышки).
[0039] Компонент крышки может быть расположен на расстоянии, а также (по меньшей мере, приблизительно) параллельно площадки заземления.
[0040] В связи с обеими формами изобретения, описанными выше, упоминается, что компонент крышки, между прочим, является проводящим. Однако, несмотря на это, обычно (если не всегда) будет иметь место тот факт, что когда антенна работает, компонент крышки (по меньшей мере в основном) не излучает. Иначе говоря, обычно (если не всегда) будет иметь место тот случай, когда небольшое (если вообще имеется) электромагнитное излучение (electromagnetic radiation, EMR), исходящее от рабочей антенны (которое обычно будет радиочастотным (radio frequency, RF) излучением, с учетом настоящего применения радиочастотной идентификации «RFID») излучается компонентом крышки. Вместо этого способ, посредством которого энергия излучается антенной, будет описан ниже.
2
2
[0041] Исходя из вышеизложенного, считается, что в большинстве (если не во всех) вариантах осуществления изобретения энергия/излучение (EMR, которая обычно будет радиочастотной с учетом настоящего применения RFID), излучаемая/испускаемая антенной, будет исходить от компонента крышки к площадки заземления. Более конкретно, считается, что в большинстве (если не во всех) вариантах осуществления изобретения энергия/излучение, излучаемая/испускаемая антенной, может исходить (по меньшей мере, в основном) от площадки заземления и края (краев) компонента крышки, который проходит (по меньшей мере, до некоторой степени) в направлении второго измерения (L) компонента крышки. (Таким образом, считается, что в общем случае это будет открытая боковая поверхность (поверхности) пространства/полости между площадкой заземления и краем (краями) компонента крышки, которые проходят (по меньшей мере, в некоторой степени) вдоль второго измерения (L) компонента крышки, который резонирует, и что они, следовательно, образуют (а) виртуальный объемный резонатор (резонаторы).)
1
1
2
[0042] Также считается, что в большинстве (если не во всех) вариантах осуществления энергия/излучение не будет (или по меньшей мере в очень малой степени будет) излучаться/испускаться между площадкой заземления и краем (краями) компонента крышки, которые проходят (по меньшей мере, в некоторой степени) в направлении первого измерения (L) компонента крышки. (Таким образом, считается, что открытая торцевая поверхность (поверхности) пространства/полости между площадкой заземления и краем (краями) крышки, которые проходят (по меньшей мере в некоторой степени) вдоль первого измерения (L) компонента крышки), обычно будут эффективно функционировать в качестве виртуальных площадок заземления для виртуальной полости (полостей), которые проходят (по меньшей мере в некоторой степени) вдоль второго измерения (L) компонента крышки, и что эти виртуальные площадки заземления будут (как считается) функционировать как виртуальные волноводы).
[0043] Устройство связи, упомянутое выше, может быть RFID-считывателем, работающим для использования в варианте применения, включающем обнаружение и/или идентификацию дорожного транспортного средства, и из частей и компонентов RFID-считывателя по меньшей мере площадка заземления антенны может быть выполнена с возможностью установки на поверхности дороги.
1
2
2
[0044] Компонент крышки может быть по существу прямоугольным с измерениями L × L. В этом случае энергия/излучение (RF EMR), излучаемая/испускаемая антенной, может исходить (по меньшей мере в основном) от площадки заземления к длинным краям по существу прямоугольного элемента крышки, который проходит (по меньшей мере главным образом) в направлении второго измерения (L) компонента крышки. (Таким образом, в этих вариантах осуществления изобретения предполагается, что указанные две открытые боковые поверхности пространства/полости, а именно, между площадкой заземления и длинными краями крышки, по обе стороны крышки, резонируют и, следовательно, образуют виртуальные объемные резонаторы).
1
2
1
[0045] Кроме того, когда компонент крышки является по существу прямоугольным с измерениями L × L, никакая энергия/излучение не может (или по меньшей мере очень малая энергия может) излучаться/испускаться между площадкой заземления и короткими краями по существу прямоугольного компонента крышки, которые проходят (по меньшей мере в общем) в направлении первого измерения (L) компонента крышки. (Таким образом, считается, что в этих вариантах осуществления две открытые торцевые поверхности пространства/полости, а именно между площадкой заземления и короткими краями крышки, на любом конце крышки, могут эффективно функционировать как виртуальные площадки заземления, и они могут (как считается) функционировать как виртуальные волноводы.)
[0046] Площадка заземления может проходить практически полностью поперек (по ширине) дороги или полностью поперек (по ширине) полосы движения дороги.
1
2
1
2
1
2
[0047] Ссылаясь на форму изобретения, впервые описанную выше под заголовком «Раскрытие сущности изобретения», размер площадки заземления в первом измерении (G) площадки заземления не обязательно совпадает с размером площадки заземления во втором измерении площадки заземления (G), но размер площадки заземления как в первом, так и во втором измерениях (G и G) площадки заземления может быть по меньшей мере в пять раз больше, чем длина волны (λ) рабочего сигнала антенны, (т.е. {G, G} ≥ 5λ)
1
2
[0048] В некоторых конкретных вариантах осуществления дорога или полоса движения дороги может иметь ширину приблизительно (или по меньшей мере) 4 м, а в направлении первого измерения (G) площадки заземления размер площадки заземления может (когда она установлена) проходить по существу поперек, и в направлении второго измерения (G) площадки заземления площадка заземления может проходить приблизительно (или по меньшей мере) на 1,5 м или более.
1
2
1
2
across
along
across
[0049] Форма в плане компонента крышки может быть меньше в первом измерении (L) компонента крышки, чем во втором измерении (L) компонента крышки, в f раз, где 0,3 ≤ f ≤ 0,75. (т.е. L = f L (или L = f L), где 0,3 ≤ f ≤ 0,75 - Длина короткой стороны [L] может быть выбрана таким образом, что будет ниже частоты среза волновода желаемой частоты сигнала. Таким образом, зазор короткой стороны становится практически частью площадки заземления и инкапсуляции полости.)
2
2
1
1
2
[0050] Как правило, будет иметь место случай, в котором по меньшей мере в большинстве вариантов осуществления изобретения второе измерение (L) компонента крышки составляет приблизительно половину длины волны (λ) рабочего сигнала антенны плюс или минус коэффициент согласования (x) до 20%. (Таким образом, компонент крышки антенны может иметь длину, в своем самом длинном измерении, которая резонирует на частоте рабочего сигнала антенны). Таким образом, в качестве примера, хотя и без ограничений, если рабочий сигнал антенны составляет приблизительно от 800 МГц до 1 ГГц по частоте, то в направлении второго измерения (L) компонента крышки, компонент крышки может проходить в пределах приблизительно между 90 мм и 260 мм, а в направлении первого измерения (L) компонента крышки, компонент крышки может проходить в пределах приблизительно между 27 мм и 195 мм. В более конкретном (также не имеющем ограничительного характера) примере рабочий сигнал антенны может составлять около 920 МГц, и, в этом случае в направлении первого измерения (L) компонента крышки, компонент крышки может проходить приблизительно на 75 мм, а в направлении второго измерения (L) компонента крышки, компонент крышки может проходить приблизительно на 180 мм.
1
2
1
2
[0051] Выше было упомянуто, что антенна имеет центральное питание, а также что компонент крышки может быть по существу прямоугольным с размерами L × L. Более конкретно, антенна может получать питание в месте на компоненте крышки, которое находится на полпути между сторонами компонента крышки в первом измерении (L) компонента крышки и на полпути между концами компонента крышки во втором измерении (L) компонента крышки. (Как правило, антенна питается от коаксиального кабеля с сопротивлением 50 Ом, согласованным с полным сопротивлением антенны, как это принято, хотя в этом отношении не должно быть никаких строгих ограничений).
1
2
1
2
[0052] Что касается формы в плане компонента крышки, хотя она может быть по существу прямоугольной с размерами L × L в целом, форма также может иметь одну или более сторон или краев, которые являются извилистыми (т.е. выполнены изогнутыми или волнистыми, по меньшей мере до некоторой степени, чтобы таким образом увеличивать длину или расстояние, проходимое стороной или краем между углами, находящимися на расстоянии L или L). Указанная извилистость края может привести к увеличению диапазона рабочих частот антенны.
along
[0053] Компонент крышки может поддерживаться одним или более проводящих опорных элементов в месте, расположенном на расстоянии (например, выше по вертикали) от площадки заземления. (В этом отношении считается, что имеется высота полости и длина длинной стороны [L], или, возможно, высота полости и длина зазора длинной стороны между опорными элементами на длинных сторонах, которые определяют резонансную частоту антенны. Кроме того, считается, что выбор идеальной высоты полости предполагает баланс или компромисс между желательными, но конкурирующими требованиями, с одной стороны, для низкого профиля антенны (который может быть достигнут по меньшей мере частично путем уменьшения высоты полости), и, с другой стороны, для небольшой площади по меньшей мере для компонента крышки (что может быть достигнуто по меньшей мере частично путем увеличения высоты полости, но за счет низкого профиля/высоты крышки антенны).
[0054] Если компонент крышки является прямоугольным, как описано выше, может иметься четыре проводящих опорных элемента, расположенных по одному между каждым из четырех углов прямоугольного элемента крышки и площадкой заземления.
[0055] Расстояние, на котором расположен компонент крышки от (выше по вертикали) площадки заземления, может быть определено длиной (высотой) опорного элемента (элементов). Предполагается, что во многих вариантах осуществления расстояние (высота), на котором опорный элемент (элементы) удерживает компонент крышки над площадкой заземления (выше ее), может быть приблизительно равным длине волны (λ) рабочего сигнала антенны, разделенной на коэффициент h, где 10 ≤ h ≤ 35.
2
[0056] Расстояние между опорными элементами во втором измерении (L) компонента крышки (то есть, когда компонент крышки является прямоугольным, это расстояние между двумя опорными элементами, находящимися на одном из коротких концов компонента крышки, и двумя другими опорными элементами, находящимися на другом коротком конце компонента крышки), может составлять приблизительно половину длины волны (λ) рабочего сигнала антенны минус приблизительно от 1% до 10% (предпочтительно минус приблизительно 5%). (Предполагается, что это могут быть открытые боковые поверхности пространства/полости, а именно, между двумя опорными элементами, площадкой заземления и длинным краем крышки, по обе стороны крышки, которые резонируют и, следовательно, образуют виртуальные объемные резонаторы).
1
1
[0057] Расстояние между опорными элементами в первом измерении (L) компонента крышки (т.е. когда компонент крышки является прямоугольным, это расстояние между двумя опорными элементами, находящимися на одной из длинных сторон компонента крышки, и двумя другими опорными элементами, находящимися на другой длинной стороне компонента крышки), может быть приблизительно равно первому измерению (L) компонента крышки, минус приблизительно от 1% до 10% (предпочтительно минус приблизительно 5%).
[0058] Площадка заземления может содержать (или включать в себя) опорную пластину (опорная пластина может быть первоначально сформирована отдельно от других частей площадки заземления, но когда антенна полностью собрана и установлена (например, на дороге), опорная пластина должна быть встроена в нее, и она должна составлять неотъемлемую часть площадки заземления), и компонент крышки может находиться на расстоянии, но и (по меньшей мере примерно) параллельно с опорной пластиной, таким образом, что пространство («полость») между компонентом крышки и площадкой заземления представляет собой пространство между компонентом крышки и опорной пластиной. Как компонент крышки, так и опорная пластина могут быть выполнены из по существу жесткого и проводящего материала. Обычно это будет металл, однако могут быть использованы другие по существу жесткие и достаточно проводящие материалы, такие как, например, углерод. Материал, используемый для формирования компонента крышки и опорной пластины, также не обязательно должен быть тем же материалом.)
[0059] Опорная пластина может быть по существу плоской и иметь форму в плане, которая больше, чем у компонента крышки, но меньше, чем у площадки заземления (неотъемлемой частью которой фактически является опорная пластина).
[0060] Компонент крышки может, находясь на расстоянии (выше по вертикали) от опорной пластины, опираться в своем местоположении на один или более опорных элементов, указанных выше.
1
2
[0061] В пространстве между площадкой заземления и компонентом крышки может быть предусмотрен наполнитель или поддерживающий материал. Указанный наполнитель или поддерживающий материал может быть использован для обеспечения дополнительного конструкционного усиления или опоры между площадкой заземления и компонентом крышки. Однако наличие этого наполнителя или поддерживающего материала не обязательно имеет решающее значение, и там, где антенна может не подвергаться воздействию каких-либо нагрузок (или только легкой нагрузки), он может быть опущен. Тем не менее, если имеется наполнитель или поддерживающий материал (например, чтобы антенна могла лучше переносить значительные повторяющиеся нагрузки), он может придавать всей конструкции антенны конфигурацию, которая может быть описана как похожая на «вафлю», т.е. бисквит со сравнительно более мягкой начинкой (поддерживающим материалом) между двумя более жесткими слоями (опорная пластина/площадка заземления и компонент крышки). Кроме того, как было описано выше, ширина антенны (и, в частности, компонента крышки) в первом компоненте крышки, упоминая L, меньше (предпочтительно намного меньше), чем длина антенны (и компонента крышки) во втором измерении L компонента крышки. Компонент крышки также меньше (предпочтительно намного меньше), чем площадка заземления. Таким образом, конфигурация антенны в целом может быть описана как асимметричная, даже «весьма асимметричная». По этой причине заявители по меньшей мере упоминают эту конкретную конструкцию антенны как «Массивная асимметричная вафельная антенна» или «MAWA». Кроме того, по причинам, которые были объяснены, эту массивную асимметричную вафельную антенну можно рассматривать как представляющую собой, по сути, или по меньшей мере функционально/условно аналогичную комбинации адаптированной волноводной антенны и адаптированной резонаторной антенны.
[0062] Наполнитель или поддерживающий материал могут по существу заполнять пространство (полость) между площадкой заземления и компонентом крышки между опорными элементами.
[0063] Наполнитель или поддерживающий материал может быть материалом, устойчивым к сжатию, и он также может (и предпочтительно будет) иметь низкую диэлектрическую постоянную и/или по существу постоянные диэлектрические свойства по меньшей мере на частоте рабочего сигнала антенны.
[0064] Конструкция антенны может дополнительно содержать защитный кожух. Защитный кожух может находиться в контакте с площадкой заземления и может проходить над компонентом крышки, чтобы защищать (по меньшей мере) компонент крышки. Защитный кожух может соприкасаться с площадкой заземления на всем протяжении вокруг компонента крышки, а компонент крышки и пространство между площадкой заземления и компонентом крышки могут быть заключены в площадке заземления и защитном кожухе.
[0065] Защитный кожух может выполнять функцию (по меньшей мере, частично) обтекателя. В качестве альтернативы или в дополнение к этому защитный кожух также может быть использована (в помощь площадки заземления) для опускания диаграммы направленности антенны (то есть уменьшения угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления и направления большей части излучения в зону между траекторией прохождения максимального коэффициента усиления и площадкой заземления).
[0066] Защитный кожух может иметь один или более краев, проходящих от площадки заземления до уровня (или выше уровня) компонента крышки, и один или более краев могут иметь по меньшей мере часть, имеющую наклон (вверх и внутрь), чтобы способствовать уменьшению толчка или удара по шине транспортного средства или т.п., которая соприкасается с защитным кожухом или катится по нему (или ее части). (Толщина и форма сторон кожуха также могут быть по меньшей мере частью конструкции, способствующей концентрированию излучения антенны ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления).
[0067] Один или более краев защитного кожуха могут быть прямыми (то есть не изогнутыми или извилистыми) по их длине (то есть вдоль сторон и концов, причем в целом форма в плане защитного кожуха является прямоугольной).
[0068] В другой форме настоящее изобретение в целом относится к RFID-считывателю, объединенному или выполненному с возможностью использования с антенной, описанной выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0069] Предпочтительные особенности, варианты осуществления и варианты изобретения могут быть распознаны из следующего подробного описания, которое предоставляет достаточно информации для специалистов в данной области техники для осуществления изобретения. Подробное описание никоим образом не должно рассматриваться как ограничивающее объем предшествующего описания изобретения. В подробном описании будет делаться ссылка на ряд чертежей следующим образом:
[0070] ФИГ.1 - схематическое представление требуемой зоны считывания для установленной на дороге антенны RFID-считывателя.
[0071] ФИГ. 2 - диаграмма направленности антенны в форме «упавшего пончика» (или «сплющенного тороида»), которая является всенаправленной в азимутальной плоскости и которая ранее считалась желательной для установленной на дороге антенны RFID-считывателя.
[0072] ФИГ. 3 - схематическая иллюстрация того, как могут возникать «перекрестные помехи» для радиочастотной метки транспортного средства, когда имеется несколько антенн RFID-считывателя, каждая из которых обеспечивает всенаправленную диаграмму направленности.
[0073] ФИГ. 4 - смещения по углу возвышения / высоте и по направлению/горизонтали канала связи по излучению между радиочастотной меткой номерного знака транспортного средства и установленной на дороге антенной RFID-считывателя относительно направления «лицевой стороны» номерного знака.
[0074] ФИГ. 5 - вид в плане (или вид сверху) дороги с тремя полосами движения с антенной RFID-считывателя, размещенной на дороге в середине центральной полосы движения. Примечание: тот факт, что на этой фигуре показана только одна антенна RFID-считывателя, расположенная в центральной полосе, служит только для наглядности. Обычно на практике антенна RFID-считывателя размещается в середине каждой полосы - см. ФИГ. 1. Также следует заметить: номер позиции 3 на этой фигуре обозначает диаграмму направленности антенны RFID-считывателя, когда указанная диаграмма направленности является всенаправленной (т.е. одинаковой во всех радиальных направлениях) в азимутальной плоскости, что ранее считалось желательным.
[0075] ФИГ. 6 - вид в плане (т.е. вид сверху) одиночной дорожной полосы движения с антенной RFID-считывателя, размещенной на дороге в середине полосы движения. Примечание: номер позиции 3 на этой фигуре также обозначает диаграмму направленности антенны RFID-считывателя, когда указанная диаграмма направленности является всенаправленной (т.е. одинаковой во всех радиальных направлениях) в азимутальной плоскости, что ранее считалось желательным.
[0076] ФИГ. 7 - (i) схематическое представление потенциального уменьшения ширины эффективной зоны 9 считывания вследствие увеличения направленности излучения антенны радиочастотной метки на номерном знаке (например, из-за транспортных средств, которые имеют большие, не обтекаемые передние части); и (ii) возможную предпочтительную форму диаграммы направленности антенны RFID-считывателя (или по меньшей мере предпочтительную форму в плане) 3', которая может способствовать приспособлению к этому.
[0077] ФИГ. 8 - (i) схематическое представление возможного альтернативного способа решения проблемы возможного уменьшения ширины эффективной зоны считывания, как изображено на ФИГ. 7(i), когда форма диаграммы направленности выполнена с возможностью переключения между наведением по диагонали влево и по диагонали вправо с использованием мультиплексирования с временным разделением; и (ii) схематическое представление необходимости синхронизации мультиплексирования, как между соседними антеннами.
[0078] ФИГ. 9 - вид в перспективе типичного обычного световозвращающего («кошачий глаз») дорожного маркера.
[0079] ФИГ. 10 - вид в перспективе типичного обычного световозвращающего («кошачий глаз») дорожного маркера, установленного на дороге (между двойными линиями, разделяющими смежные полосы движения).
[0080] ФИГ. 11 - вид сбоку конструкции RFID-считывателя (или ее части, включая конструкцию антенны считывателя) в соответствии с одним возможным вариантом осуществления изобретения. Примечание: на этой фигуре показана опорная пластина (которая является частью площадки заземления), но другие части площадки заземления, которые окружают опорную пластину, не показаны. Площадка заземления, которая содержит/включает в себя опорную пластину, видимую на этой фигуре, расположена непосредственно на дороге (не показана).
[0081] ФИГ. 12 - вид в перспективе конструкции RFID-считывателя (или ее части, включая конструкцию антенны считывателя) в соответствии с тем же вариантом осуществления.
[0082] ФИГ. 13 - покомпонентный вид конструкции RFID-считывателя (или ее части, включая конструкцию антенны считывателя) в соответствии с тем же вариантом осуществления.
[0083] ФИГ. 14 - вид сбоку конструкции (антенны) считывателя RFID, которая расположена на поверхности дороги или над поверхностью дороги, в соответствии с тем же вариантом осуществления, а также показывает (в качестве не имеющего ограничительного характера примера) другие электронные устройства, которые, возможно, могут быть связаны с RFID-считывателем, и которые могут быть (по меньшей мере в этой конкретной установке, хотя они не всегда должны быть) расположены в дороге (т.е. скрыты под поверхностью дороги и под антенной и т.п.).
[0084] ФИГ. 15 - схематическое изображение измерений площадки заземления и компонента крышки антенны относительно одной полосы движения. Следует обратить внимание, что на этой фигуре показана вся площадка заземления, а также компонент крышки, но другие компоненты, такие как защитный кожух, опорная пластина и т.п., не показаны.
[0085] ФИГ. 16 - графическое представление формы и напряженности/мощности диаграммы направленности, создаваемой антенной в соответствии с одним возможным вариантом осуществления изобретения.
[0086] ФИГ. 17 - графическое представление формы и напряженности/мощности диаграммы направленности, создаваемой антенной в соответствии с другим возможным вариантом осуществления изобретения, отличающимся от варианта осуществления, диаграмма направленности которого представлена на ФИГ. 16, и которая имеет (в частности) крышку другой длины относительно ширины по сравнению с вариантом осуществления, диаграмма направленности которого представлена на ФИГ. 16.
[0087] ФИГ. 18 (i)a и (i)b - графические представления формы диаграммы направленности, создаваемой антенной (вафельной антенной) в соответствии с другим возможным вариантом осуществления изобретения, и (ii) и (iii) - графические представления формы диаграммы направленности, создаваемой той же (вафельной) антенной, по сравнению с формой диаграммы направленности, создаваемой альтернативной (грибовидной) антенной, являющейся антенной типа, описанного в заявке на патент '994.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0088] ФИГ. 11, ФИГ. 12, ФИГ. 13 и ФИГ. 14 иллюстрируют конструкцию RFID-считывателя или по меньшей мере все они иллюстрируют ее часть, которая содержит антенну RFID-считывателя, в соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения. Как показано на этих фигурах, конструкция RFID-считывателя (или ее часть, содержащая антенну) содержит опорную пластину 61 (в свою очередь, являющуюся частью площадки заземления антенны - см. ниже), защитный кожух 62 (в данном случае принимающую форму прозрачного, как правило, плоского прямоугольного «купола», изготовленного из прочного/конструкционного (и предпочтительно прозрачного или полупрозрачного) материала, такого как поликарбонат, конструкционный пластик, такой как ацеталь (также известный под разными названиями, например Delrin, Celcon, Ramtal и другие) или т.п.), четыре угловых опорных элемента или «стойки» 63, компонент 64 крышки (в дальнейшем просто «крышка»), блок 66 поддерживающего материала или наполнителя («поддерживающий блок» 66) и питающий проводник/вывод 67. Эти различные части и компоненты конструкции антенны RFID-считывателя будут описаны более подробно ниже.
[0089] Данный конкретный вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой и в контексте применения в дороге, в котором антенна RFID-считывателя поддерживает связь с радиочастотными метками, которые расположены на номерных знаках транспортных средств (или встроены как их часть). Этот вариант осуществления изобретения также будет пояснен ниже со ссылкой на ситуацию, в которой антенна RFID-считывателя установлена на дороге (и введена в эксплуатацию и используется) таким образом, что диаграмма направленности антенны считывателя будет больше проходить поперек дороги (т.е. больше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге), чем вдоль дороги, как показано на ФИГ. 7(ii). Однако следует ясно понимать, что этот и другие варианты осуществления или варианты изобретения также подходят для установки на дороге (и вводу в эксплуатацию и использованию) таким образом, который приводит к тому (или обеспечивает), что длинное измерение диаграммы направленности антенны считывающего устройства проходит по меньшей мере несколько больше вдоль дороги, чем просто прямо поперек дороги, и, возможно, с дополнительной возможностью быстрого переключения (т.е. между диагональю слева и диагональю справа), используя мультиплексирование, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 8. Этот последний вариант, однако, не будет подробно описан.
[0090] В отношении опорной пластины 61, как упомянуто выше, она представляет собой неотъемлемую часть (или становится ею, когда антенна полностью смонтирована и установлена) площадки заземления антенны в целом. Площадка заземления в целом является проводящей (по меньшей мере, на рабочей частоте антенны), и поэтому опорная пластина 61, которая является частью площадки заземления, также выполнена из проводящего материала. Как правило, опорная пластина 61 должна быть выполнена из по существу жесткого проводящего материала, например, такого как алюминий (или какой-то другой по существу жесткий проводящий металл), хотя также могут быть использованы другие материалы (например, углерод). Поскольку опорная пластина 61 изготовлена из материала, который является по существу жестким, в дополнение к проводимости, опорная пластина 61, таким образом, обеспечивает конструкционное основание, на котором могут быть установлены другие компоненты конструкции антенны, включая стойки 63, крышку 64, поддерживающий блок 66, который находится между опорной пластиной 61 и крышкой 64, и защитный кожух 62.
[0091] Способ, посредством которого опорная пластина 61 встроена (или выполнена как неотъемлемая часть большей площадки заземления в целом), не является особенно важным, и для достижения этого могут быть использованы любые средства. Как правило, тот факт, что опорная пластина 61 выполнена из проводящего материала, и что другие окружающие участки площадки заземления в целом, которые находятся в контакте по меньшей мере с краями опорной пластины 61, также проводящие (по меньшей мере на рабочей частоте антенны), может быть достаточным для обеспечения того, чтобы вся площадка заземления, включая опорную пластину 61 и другие части площадки заземления, которые ее окружают, была проводящей. В любом случае следует еще раз подчеркнуть (и усвоить), что опорная пластина 61, изображенная на ФИГ. 11, ФИГ. 12, ФИГ. 13 и ФИГ. 14, сама по себе не является площадкой заземления (или не всей площадкой заземления -вся площадка заземления показана на ФИГ. 15). Напротив, опорная пластина 61 является проводящим компонентом, который становится неотъемлемой частью большей площадки заземления в целом, когда антенна смонтирована и установлена, и опорная пластина 61 образует жесткий конструкционный компонент, на котором могут быть смонтированы другие компоненты конструкции антенны. Дальнейшие пояснения, касающиеся конкретных особенностей и функций опорной пластины 61, будут приведены ниже.
[0092] Площадка заземления антенны в целом, включая опорную пластину 61 и участки площадки заземления, которые ее окружают, должна быть нанесена (или установлена непосредственно на) поверхность дороги. Действительный размер площадки заземления (с точки зрения ее длины и ширины на дороге, а также ее формы в целом) будет описан ниже, но следует еще раз отметить, что на ФИГ. 11, ФИГ. 12, ФИГ. 13 и ФИГ. 14 показана только опорная пластина 61, а не вся площадка заземления. Вся площадка заземления показана на ФИГ. 15.
[0093] В общих чертах, площадка заземления в целом (и, особенно, ее части, которые окружают опорную пластину 61), образует довольно тонкий слой, который обычно наносится непосредственно на поверхность дороги или поверх нее (толщина площадки заземления не обязательно является важной для изобретения, и она может изменяться от варианта к варианту или в зависимости оттого, как изготовлена площадка заземления, но в качестве указания (хотя и без ограничений) толщина площадки заземления может колебаться от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров). Как правило, участки площадки заземления, которые окружают опорную пластину 61, будут сформированы, как описано ниже, и опорная пластина 61 будет затем установлена примерно в пределах их границ. Как правило, опорная пластина 61 должна быть установлена в геометрическом центре площадки заземления; однако это не обязательно важно, и часто бывает достаточно, чтобы опорная пластина 61 была расположена примерно в направлении центра или середины площадки заземления, если не точно в геометрическом центре. Но опорная пластина 61, как правило, не должна располагаться непосредственно у края периметра площадки заземления в целом, в противном случае другие части антенны могут быть недостаточно экранированы площадкой заземления - см. ниже.
[0094] В этом варианте осуществления, остальная часть конструкции антенны установлена (или смонтирована) непосредственно на верхней стороне/поверхности опорной пластины 61 после того, как опорная пластина установлена на дороге, или, возможно, даже до того, как опорная пластина установлена на дороге, или относительно других частей площадки заземления. В этом конкретном варианте осуществления (см., в частности, ФИГ. 13) посередине на верхней поверхности опорной пластины 61 предусмотрен несколько более тонкий или углубленный участок 65. Короткая вертикальная стенка, которая проходит вокруг и образует углубление 65 в опорной пластине 61, в действительности имеет ту же форму, что и наружный периметр основания защитного кожуха 62. Следовательно, когда защитный кожух 62 установлен на опорной пластине 61 (с другими компонентами, содержащимися под кожухом 62 и между кожухом 62 и опорной пластиной 61), край наружного периметра углубления 61 обеспечивает наружную опору для части основания периметра кожуха 62. Это может способствовать укреплению основной части кожуха 62 и предотвращать его деформацию или изгиб наружу, например, в случае, если автомобиль или транспортное средство проезжает через антенну, создавая тем самым направленное вниз усилие, которое в противном случае могло бы раздавить кожух 62 и вызвать его деформацию наружу. Усиление основания кожуха 62 и предотвращение его деформации/изгиба наружу таким способом также помогает усилить весь кожух 62 (включая его верхние части) в вертикальном направлении. Это связано с тем, что предотвращение деформации/изгиба основания кожуха 62 наружу также помогает предотвращать вынужденное перемещение верхних частей кожуха 62 вниз к поверхности дороги. Иначе говоря, это помогает предотвращать «уплощение» всего кожуха 62, и это, в свою очередь, может обеспечить дополнительную защиту компонентов, размещенных между кожухом 62 и опорной пластиной, таких как крышка 64 и стойки 63.
[0095] Как уже упоминалось, площадка заземления в целом должна быть проводящей. Во избежание сомнений, если контекст явно не указывает на иное, ссылку в настоящем документе на площадка заземления, являющуюся «проводящей», или на слово «проводящий» в целом, следует понимать как означающую (или включающую) полностью проводящую, а также частично проводящую, но фактически полностью проводящую на рабочей частоте антенны (обычно около 1 ГГц, хотя возможны и другие рабочие частоты), даже если это не обязательно так, на других частотах.
[0096] Площадка заземления в целом должна быть определенного размера или по меньшей мере определенного минимального размера. Одна из важных причин, по которой площадка заземления обычно должна быть определенного размера, заключается в том, чтобы способствовать ее (т.е. площадки заземления) действию для соответствующего экранирования других частей (особенно проводящих и излучающих частей) конструкции антенны от, возможно, широко и динамически изменяемого радиочастотного воздействия основной дороги, других эффектов «близости земли» и т.п. Еще одна причина, по которой площадка заземления обычно должна быть определенного размера, заключается в том, чтобы способствовать обеспечению ею надлежащего экранирования каких-либо электрических кабелей, электронных устройств и т.п., которые могут быть расположены под поверхностью земли, от, возможно, очень сильных магнитных полей, создаваемых электромобилями, становящимися все более распространенными на дорогах общего пользования.
[0097] Площадка заземления в целом может фактически иметь любую форму при условии, что ее размер (во всех направлениях вдоль земли) достаточен для обеспечения соответствующего экранирования для других частей антенны. И, как упомянуто выше, для соответствующего экранирования другие проводящие и излучающие компоненты антенны должны быть расположены достаточно близко к середине площадки заземления и вдали от края периметра площадки заземления.
1
2
1
1
2
1
2
[0098] В конкретном варианте осуществления, описанном в настоящем документе, и, например, как показано на ФИГ. 15, площадка заземления в целом имеет форму в плане (т.е. форму на виде в ортогональной проекции), которая больше в первом измерении (G) площадки заземления, чем во втором (G ) измерении площадки заземления, перпендикулярном первому измерению (G) площадки заземления (т.е. G⊥G и G>G ). Однако, как уже упоминалось, площадка заземления, возможно, может иметь другую форму.
2
2
along
[0099] Предпочтительно, площадка заземления установлена на поверхности дороги (как описано выше), и, в этом конкретном примере, второе измерение (G) площадки заземления ориентировано параллельно направлению движения транспортного средства по дороге (т.е. G=G).
1
across
2
along
1
across
2
along
1
2
1
across
1
across
[00100] В конкретном варианте осуществления, описанном в настоящем документе, площадка заземления является по существу плоской (то есть тонким слоем на дороге) и прямоугольной, с формой в плане с размерами G (или G) × G (или G), где G (или G)>G (или G), как указано выше. Более конкретно, в особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, и когда другие части считывателя и антенны имеют конкретные размеры, описанные ниже, площадка заземления, как правило, должна представлять собой тонкий плоский прямоугольник с размерами G=4 м (или около того), и G=3 м (или около того). Следует обратить внимание, что по отношению к первому измерению G (или G)=4 м (примерно) площадки заземления, это соответствует полной ширине одной полосы движения на большинстве дорог. Для дорог, у которых полосы движения даже шире, чем эта, может оказаться, что размер первого измерения G (или G) площадки заземления даже больше чем 4 м, так что проходит полностью через полосу движения (хотя это также не всегда может быть обязательно). Однако должно быть вполне понятно, что в других вариантах осуществления, в частности, если другие части считывателя и/или антенны имеют размеры или измерения, отличающиеся от размеров этого конкретного варианта осуществления (что может иметь место, например, если антенна должна работать с другой частотой сигнала) или, возможно, в других рабочих примерах, абсолютные и относительные размеры площадки заземления также могут изменяться по сравнению столько что описанными.
3
-3
[00101] Без ограничения сказанного об этом где-либо, для того, чтобы площадка заземления надлежащим образом экранировала другие части конструкции антенны от возможного влияния изменяющихся радиочастот основной дороги (и от других влияний «близости земли») может потребоваться, чтобы площадка заземления (и, следовательно, материал или вещество, из которого она выполнена) (по меньшей мере, когда она «закончена» и готова к использованию) имела минимальную проводимость. Или, иначе говоря, может потребоваться, чтобы площадка заземления (когда она закончена/установлена и готова к использованию) имела удельное сопротивление, которое ниже определенного максимума. Предполагается, что для конкретной конструкции (конструкций) антенны, предложенной в настоящем документе, и с учетом мощности антенны, желаемой формы диаграммы направленности, коэффициента усиления антенны, потерь на отражение антенны и т.п., площадка заземления (и, следовательно, материал/вещество, из которого она сформирована) должна (когда она установлена, закончена и готова к использованию), предпочтительно, иметь электропроводность, примерно равную 10 См/м или больше (т.е. электропроводность предпочтительно должна быть примерно равна 1000 сименс на метр или больше). Иначе говоря, считается, что проводящая площадка заземления (и, следовательно, материал/вещество, из которого она выполнена) предпочтительно должна иметь сопротивление (когда она закончена) примерно ниже 10 Ом*м (т.е. удельное сопротивление предпочтительно должно быть равным или меньшим чем 0,001 Ом * метр).
[00102] В связи с созданием/формированием/установкой/развертыванием проводящей площадки заземления и, в частности, ее частей, отличных от опорной пластины 61, предпочтительно, чтобы она была как можно более экономичной и бесперебойной, как в отношении времени, стоимости, сложности и т.п., связанных с созданием/формированием/установкой самой площадки заземления, а также с учетом того, что обычно необходимо закрывать дорогу (или по меньшей мере задействованный участок дороги или полосу (полосы)), пока это происходит.
3
6
[00103] Выше было указано, что площадка заземления, возможно, должна иметь минимальную проводимость (или, иначе говоря, сопротивление, которое ниже определенного максимума), и было также указано, что для конкретных конструкций антенны, предложенных в настоящем документе, с учетом мощности, желаемой формы диаграммы направленности антенны и т.п., проводимость предпочтительно должна быть примерно равной 10 См/м или большей. Если проводимость площадки заземления больше, чем примерно 10 См/м, она может фактически считаться «полностью» проводящей, и это фактически может быть подходящей или даже идеальной величиной для обеспечения экранирования в настоящем варианте применения антенны; однако это, безусловно, не является обязательным требованием, и варианты осуществления изобретения могут по-прежнему работать весьма эффективно с площадками заземления, проводимость которых значительно меньше, чем у «полностью» проводящей.
6
[00104] Проводящую площадка заземления, для которой проводимость больше, чем приблизительно 10 См/м, можно было бы создать, если бы она (или ее части, отличные от опорной пластины 61) были бы изготовлены из сетки, выполненной исключительно или в основном, например, из нержавеющей стали, меди, алюминия или некоторых других соответствующе проводящих металлических сплавов или, возможно, из стальной ваты или металлической ткани. Тем не менее, полезность и трудности, связанные с нанесением такой металлической сетки на дорожное покрытие (по меньшей мере или особенно, если эта сетка является отдельным, автономным объектом и не встроена или не является частью какого-либо другого объекта или вещества, которое может быть легче наносимым на дорогу) означает, что создание участков площадки заземления, которые окружают опорную пластину 61 из ничего (или почти ничего) иного, чем такая сетка из металлического сплава, может быть менее привлекательным, чем другие возможные альтернативы (некоторые из которых описаны ниже). Кроме того, площадка заземления, которая (вокруг опорной пластины) изготовлена из ничего (или почти ничего) иного, чем металлическая сетка, также может иметь определенные связанные с ней риски/опасности, в частности, например, если сетка была оторвана от поверхности дороги из-за неправильной или несовершенной установки, или в результате износа, и т.п. Таким образом, тогда как использование площадки заземления, выполненной (кроме опорной пластины) из ничего (или почти ничего) иного, чем сетка из металлического сплава, может быть очень эффективным с точки зрения ее способности экранировать конструкцию антенны от влияния, возможно, изменяющихся радиочастот основной дороги (и от других влияний «близости земли»), и хотя варианты осуществления изобретения могут хорошо работать с площадкой заземления (кроме опорной пластины), изготовленной из такой простой сетки из металлического сплава, тем не менее, по практическим причинам, считается, что она будет использоваться с меньшей вероятностью (или, возможно, будет использоваться реже), чем другие возможные альтернативные средства для формирования площадки заземления (кроме опорной пластины).
[00105] В качестве альтернативы, вместо этого можно было бы выполнить площадка заземления (кроме опорной пластины) и наносить ее, например, как краску (или как жидкость, которая наносится на дорогу аналогично краске), или как эпоксидную смолу, наносимую на дорогу, или даже как полимер, который может быть наплавлен на поверхность дороги. Для достижения требуемого минимального уровня проводимости (см. выше), проводник или какой-либо проводящий компонент или вещество могут быть смешаны или иным образом включены в любой из них в соответствующем количестве (в случае проводящих веществ) перед установкой.
[00106] Еще одним соображением, которое может повлиять на средства, выбранные для выполнения площадки заземления (кроме опорной пластины) является то, что поверхности дорог, как правило, немного расширяются и сжимаются, и изменяют форму со временем. Например, когда дорога нагружена, так что колесо транспортного средства давит на нее при проезде, дорожное покрытие будет на мгновение сжиматься/изменять форму с небольшим снижением и вследствие давления, создаваемого колесом транспортного средства. Кроме того, расширение и сжатие дорожного покрытия может происходить из-за колебаний температуры (например, между днем и ночью или со сменой времени года и т.п.). Это расширение, сжатие и изменение формы, часто многократное/циклическое, может, следовательно, создавать циклическую нагрузку/напряжение и, следовательно, износ в любой конструкции, которая связана или соединена с ней. Это может, в свою очередь, привести к отказу, связанному с износом, например, любой площадки заземления (или слоя площадки заземления), который предусмотрен на ней, особенно если площадка заземления (или слой площадки заземления, кроме опорной пластины) имеет вид жесткой или хрупкой структуры. С другой стороны, площадка заземления (или слой площадки заземления, кроме опорной пластины), как правило, будет гораздо менее подвержена износу, если она выполнена из вещества, которое имеет, или если ее структура обеспечивает или предусматривает (по меньшей мере в некоторой степени) упругость, гибкость, «отдачу» или т.п.
4
[00107] С учетом вышеизложенного, одно из средств для обеспечения площадки заземления (кроме опорной пластины), которое, как считается, может быть подходящим (в том числе, поскольку может обеспечить требуемую проводимость, но также и потому, что оно потенциально может быть произведено экономно, наносится на дорогу с минимальными разрушениями и обеспечивает определенную степень упругости после формирования) - это использование вещества, которое можно наносить в виде краски или в виде эпоксидной ткани, которую можно укладывать на дорогу, или в качестве полимера, который может быть наплавлен на дорогу, и, какой бы из них ни использовался, проводящий компонент/вещество, возможно, в форме, например, порошка графита (или, возможно, частиц алюминия или другого металла, или т.п.) может быть включен или смешан с краской, эпоксидной смолой или полимером. Естественно, также могут быть использованы другие проводящие компоненты/вещества (то есть, кроме порошка графита). Тем не менее, ссылаясь, например, на площадка заземления (или слой площадки заземления, кроме опорной пластины), которая выполнена из смеси эпоксидной смолы/графита, в качестве сравнительного примера твердости площадки заземления/слоя, сформированного таким образом, смеси эпоксидной смолы/графита часто также используют в яхтостроении для несущих конструкций и поверхностей. Кроме того, смеси эпоксидной смолы/графита могут иметь проводимость до приблизительно 10 См/м (что, как будет отмечено, вполне достаточно для целей настоящего изобретения).
5
[00108] Другое средство, которое, как полагают, возможно, подходит для формирования площадки заземления (кроме опорной пластины), заключается в использовании углеродной ткани (которая может иметь проводимость, превышающую 10 См/м), окрашенной или нанесенной с помощью эпоксидной смолы на поверхность дороги. Такая углеродная ткань в качестве альтернативы может быть встроена в полимерные листы, которые сами могут быть наплавлены на поверхность дороги. В других вариантах применения и отраслях промышленности, таких как строительство и ремонт лодок и яхт и т.п., было показано, что техническое обслуживание и ремонт слоев/поверхностей/конструкций из углеродной ткани, а также аналогичное обслуживание и ремонт слоев/поверхностей/конструкций эпоксидной смолы/полимера из углеродной ткани может быть относительно простым, не трудоемким, экономичным и эффективным при использовании хорошо понятных процессов и методов (ни один из которых не требует подробного объяснения в настоящем документе).
[00109] Компонент, вещество или элемент в площадки заземления (кроме опорной пластины), который обеспечивает проводимость, предпочтительно должен находиться близко (в идеальном случае, насколько это возможно) к верхней поверхности площадки заземления, когда площадка заземления (или слой) наносят/формируют/устанавливают на дороге. Иначе говоря, как только площадка заземления (кроме опорной пластины) была нанесена/сформирована/установлена на дороге, в пределах толщины по вертикали конструкции/слоя площадки заземления, компонент, вещество или элемент, который обеспечивает проводимость, предпочтительно, должен находиться как можно ближе к вершине. Это связано с тем, что чем ближе компонент, вещество или элемент, который обеспечивает проводимость, к верхней поверхности, тем лучше экранирование, которое он обеспечивает другим частям конструкции антенны. Конечно, также часто может возникать необходимость уравновешивания с учетом потребности в компоненте, веществе или элементе, обеспечивающем электропроводность нанесения, чтобы защитить его от воздействия элементов, повреждения или износа при проезде через него транспортных средств и т.п.
[00110] Еще одно средство, которое, как полагают, может быть подходящим для формирования площадки заземления (кроме опорной пластины), заключается в использовании формы готового изделия типа «накладки», которое можно наносить на дорогу. Во многих отношениях они могут быть похожи, например, на продукт для ремонта/модификации дорог, выпускаемый южноафриканской компанией A J Broom Road Products (Pty) Ltd под названием BRP Road Patch. Следовательно, площадка заземления (кроме опорной пластины) может быть создана с использованием элемента, похожего на дорожную накладку BRP; то есть площадка заземления (кроме опорной пластины) может быть создана с использованием готового изделия, изготовленного на бумаге (или каком-то другом подходящем материале подложки или основы), и на котором связующее из битумного каучука (или какого-то другого аналогичного связующего) удерживает предварительно покрытый битумом заполнитель. Изготовленный таким образом полуфабрикат может поставляться в виде тонких листов (т.е. предварительно изготовленных листов), размеры которых соответствуют предполагаемому применению (см. выше в отношении размера площадки заземления). Опорная пластина 61, возможно, может быть установлена до, после или в то же время, когда накладка устанавливается на дороге, чтобы образовывать другие участки площадки заземления.
[00111] По-прежнему ссылаясь на возможность формирования площадки заземления (кроме опорной пластины) с использованием готового продукта в виде накладки, как описано выше, размер частиц/зерна/гальки заполнителя, связанного в связующем из битумного каучука, также может быть выбран подходящим; например, для того, чтобы он был аналогичен или соответствовал размеру частиц/зерен/гальки заполнителя в дороге, на которую должна наноситься накладка. Общий цвет указанной накладки (включающей, или вследствие цвета заполнителя) может быть сделан (или заполнитель может быть смешан), чтобы в целом соответствовать цвету дороги, на которую должен быть нанесен участок, таким образом, чтобы накладка, казалась просто частью дороги (т.е. была неотличима от дороги) при нанесении. В качестве альтернативы, участок может быть цветным или иметь маркировку (например, маркировку границ или краев) и т.п., чтобы сделать участок отчетливо видимым или легко различимым от других частей/участков дороги. Это последнее обстоятельство может быть полезным в ситуациях, когда это предпочтительно, или особенно там, где имеется требование, чтобы операторы/водители транспортных средств могли видеть (и, следовательно, чтобы они могли знать), когда они собираются проехать через область/местоположение, содержащее антенну, которая будет обнаруживать и/или идентифицировать их транспортное средство - это может быть важно по соображениям конфиденциальности и/или для соблюдения требований прозрачности в системах, используемых в правоохранительных органах, и сбора доказательств для предоставления доказательств, которые были собраны законным и не вызывающим сомнений способом, и т.п. Заполнитель и «частицы», из которых он состоит, также могут содержать соответствующее количество или долю частиц, которые имеют более светлый цвет, или отражающих, или, возможно, отражающих, в частности, для света в конкретном спектральном диапазоне, например, инфракрасном спектре. Эти более светлые и/или отражающие частицы не обязательно предназначены просто для осветления общего цвета поверхности накладки (они могут также иметь такое влияние в некоторой степени, хотя также могут не иметь его, в зависимости от того, каким образом и в какой доле они включены в заполнитель) -скорее, часть цели включения соответствующего количества или доли частиц, которые имеют более светлый цвет, или отражающих, или отражающих излучение в определенных диапазонах спектра (например, в инфракрасном диапазоне), заключается в том, чтобы способствовать уменьшению нагрева и удержанию тепла и, возможно, обеспечению в некоторой степени отражения лучистого тепла. Уменьшение нагрева и удержания тепла в площадки заземления (и в дорожном материале под ней) часто может быть важным для предотвращения возможного нагрева или перегрева электронных устройств, связанных и расположенных с антенной, с учетом того, что антенна расположена непосредственно на поверхности площадки заземления и дорожном материале под ней.
[00112] Предварительно изготовленная накладка, подобная описанной выше, может быть приклеена к поверхности дороги, чтобы формировать площадка заземления (кроме опорной пластины) любым подходящим способом или с использованием любого подходящего метода. Например, такие накладки могут быть приклеены с использованием катионной эмульсии или анионной эмульсии.
[00113] Чтобы предварительно изготовленная накладка, подобная описанной выше, имела достаточную проводимость, проводник или некоторая форма проводящего компонента или вещества могут быть включены в смесь (вместе с заполнителем и т.п.), связанную внутри связующего из битумного каучука. В качестве альтернативы, проводящая сетка из алюминиевого сплава или другого металла может быть включена (или быть частью накладки) так, что указанная проводящая металлическая сетка (а не просто наносимая на дорогу в качестве отдельной сетки) наносится на дорогу как часть (или внутри) накладки. В качестве еще одной альтернативы, алюминиевый сплав (или другой металл) в виде частиц или гранул может фактически быть включен (т.е. как часть) в заполнитель, который покрыт битумом при первоначальном формировании/изготовлении накладки. Полученная таким образом накладка могла бы потенциально иметь необходимую проводимость благодаря алюминию (или другому металлу), содержащемуся в составе заполнителя и как его часть. Это также может иметь преимущество в предоставлении полезной опции для переработки отходов алюминия (или другого металла) из других источников.
[00114] Помимо обеспечения экранирования, проводящая площадка заземления может также способствовать одному или более из следующего: концентрирование излучения, испускаемого антенной, в желаемой азимутальной зоне (которая предпочтительно имеет форму эллипса или другую форму, описанную ниже); уменьшение угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления в стойке, и концентрирование диаграммы направленности ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления.
[00115] Площадка заземления в целом антенны RFID-считывателя (которая является частью конструкции RFID-считывателя) была описана выше. Также было описано, что части антенны считывателя (и считыватель), отличные от площадки заземления, установлены или смонтированы поверх площадки заземления, и, в частности, на верхней части опорной пластины 61. Далее было описано, что может потребоваться, чтобы проводящая площадка заземления имела определенный минимальный размер, например, чтобы соответствующим образом экранировать конструкцию антенны. В ситуациях, когда в данном месте используется только одна антенна (соответствующая одному RFID-считывателю) (например, установленная в дороге), конструкция антенны будет иметь свою собственную связанную площадка заземления. Однако могут существовать ситуации, когда в данном месте используется несколько антенн RFID-считывателя. Чтобы помочь представить себе этот случай, рассмотрим ФИГ. 5. На ФИГ. 5 фактически показана ситуация, когда в указанном месте - на поверхности дороги в центре центральной полосы движения используется только одна антенна RFID-считывателя. Однако в других ситуациях может иметь место случай, когда используется несколько антенн, например в ряд поперек дороги. Например, могут существовать ситуации, в которых в центре каждой полосы движения дороги установлена антенна, так что антенны вместе образуют ряд поперек дороги. В таких ситуациях из множества конструкций антенн не каждая обязательно должна иметь собственную уникальную площадка заземления, отдельную от площадки заземления любой из других антенн. Вместо этого одна проводящая область может быть потенциально (возможно) обеспечена и совместно использована некоторыми или всеми из антенн, так что одна область действует в качестве площадки заземления для двух или более отдельных антенн. В качестве одной из возможностей, одна частично проводящая область, совместно используемая всеми конструкциями антенн (когда несколько конструкций антенн образуют ряд поперек дороги), может быть выполнена в виде широкой полосы (шириной 3 м или более), проходящей через все полосы движения (т.е. общую ширину) дороги. Это изображено на ФИГ. 1.
[00116] Следует отметить, однако, что в ситуациях, когда в данном местоположении используется несколько антенн (например, как только что описано), каждая из них (или одна или более из них) все еще может иметь свою собственную связанную (то есть уникальную и не общую) площадка заземления, отдельную от площадки заземления любой из других антенн. Это могло бы произойти, скажем, если бы антенна считывателя в одной полосе движения была расположена несколько дальше по дороге, чем антенна считывателя в соседней полосе движения, так что простая частично проводящая полоса, проходящая перпендикулярно поперек дороги (т.е. как показано на ФИГ. 1), не обеспечит соответствующего покрытия вокруг каждой антенны. Однако с практической точки зрения время, стоимость, усилия и т.п., связанные с установкой или созданием отдельной площадки заземления для каждой конструкции антенны, могут быть больше, чем для установки или создания одной большей частично проводящей области (например, такой как широкая полоса, проходящая поперек указанной выше дороге), которая используется некоторыми или всеми антеннами и служит в качестве площадки заземления для этих антенн, поэтому, по возможности, может быть желательным обеспечение общей/совместно используемой площадки заземления для нескольких антенн считывателя. Другое возможное преимущество заключается в том, что такая полоса может быть цветной, или она может иметь маркировку (например, маркировку краев, проходящую поперек дороги перед и за конструкциями антенны в направлении движения транспортных средств), или она может иметь другую текстуру поверхности или размер частиц/камня или т.п., чтобы сделать полосу отчетливо видимой (или, возможно, слышимой при проезде), которая (как и описанная выше) может быть полезной, если операторы транспортных средств должны иметь возможность видеть, когда они собираются проехать по области/месту, в которой их транспортное средство будет обнаружено и/или идентифицировано (или по меньшей мере узнает или получит уведомление, когда это произойдет). Кроме того, как описано выше, полоса может содержать более светлые или отражающие частицы, чтобы способствовать минимизированию нагрева и удержанию тепла и т.п.
1
2
1
1
2
1
2
1
across
2
along
1
across
2
along
1
2
1
2
across
along
2
along
2
2
along
along
across
along
along
across
along
across
[00117] Снова возвращаясь к рассмотрению конструкции антенны RFID-считывателя в целом, как было описано, она также содержит компонент (крышку) 64 крышки. Крышка имеет форму в плане (т.е. форму на виде сверху в ортогональной проекции), которая меньше в первом измерении (L), чем во втором измерении (L) перпендикулярном первому измерению (L) (то есть L ⊥ L и L < L). Крышка 64 по меньшей мере в этом варианте осуществления является по существу тонкой, в основном плоской и прямоугольной с формой в плане с измерениями L (или L) × L (или L), где L (или L) < L (или L), как упомянуто выше. Более конкретно, форма в плане крышки 64 предпочтительно меньше в первом измерении (L), чем во втором измерении (L), в f раз, где 0,3≤f≤0,75. (т. е. L=f L (или L=f L, где 0,3≤f≤0,75). L (или L) должно составлять примерно половину длины (λ) волны рабочего сигнала антенны плюс или минус коэффициент согласования (x) до 20% . В конкретном варианте осуществления изобретения, описанном и показанном на ФИГ. 11, ФИГ. 12, ФИГ. 13, ФИГ. 14 и ФИГ. 15, в направлении второго измерения (L), крышка проходит примерно на величину от 90 мм до 260 мм (т.е. L = от 90 мм до 260 мм). На самом деле предполагается, что вариант осуществления изображенной антенны может быть реализован на практике с использованием рабочей частоты 920 МГц, что означает длину волны приблизительно λ=0,326 м. Это означает, что если L=137 мм, то есть то, что в настоящее время считается наиболее желательным для рабочей частоты 920 МГц (и это считается желательной рабочей частотой), тогда x=-0,026 или около 19%. Когда L=137 мм, L может быть любой величиной в диапазоне примерно от 40 мм до 110 мм. Хотя в другом примере для рабочей частоты 1 ГГц, что означает λ=0,3 м, а это означает, что, если L=180 мм, то x=0,03 или около 16%. Когда L=180 мм, L может быть любой величиной в диапазоне примерно от 54 мм до 135 мм. Для данной длины крышки (т.е. L , которая определяется согласно рабочей частоте) ширина крышки (т.е. L) может колебаться или регулироваться для настройки антенны или регулировки формы диаграммы направленности, как описано ниже.
[00118] Крышка 64 выполнена из тонкой пластины проводящего и, предпочтительно, довольно жесткого и упругого материала, обычно из металла (хотя потенциально возможны и другие неметаллические проводящие материалы). Считается, что потенциально пригоден ряд проводящих металлов, включая серебро, алюминий, медь и другие подобные металлы, известные своей проводимостью. Однако, хотя вполне возможно использование таких металлов, которые известны своей проводимостью (и их сплавов), считается, что на самом деле может оказаться желательным выполнять крышку 64 из металла, более известного своей прочностью, но также имеющего высокую (или достаточно высокую) проводимость, как, например, сталь или титан. Причина, по которой сталь или титан (или, возможно, другие металлы или сплавы, имеющие в целом сходные с ними свойства), считаются потенциально очень подходящими, заключается в том, что они не только обладают достаточной проводимостью, но также являются прочными и высокоупругими (то есть они «пружинят» при деформации, естественно, при условии, что сила деформации не приводит к достижению или превышению предела упругой деформации или предела текучести материала). Эти металлы (то есть сталь, титан и т.п.) также имеют высокое сопротивление усталости, а это означает, что повторяющаяся упругая деформация не должна быстро приводить к усталости (т.е. ослаблению) металла. Причина, по которой эти свойства (то есть прочность, упругость и усталостная) считаются потенциально важными, заключается в том, что в дорожных условиях, в которых должна использоваться антенна, через антенну будут часто переезжать транспортные средства (включая большие тяжелые транспортные средства, такие как грузовики), и это, следовательно, вызовет некоторую (даже, возможно, относительно небольшую) деформацию различных частей антенны, включая крышку 64, даже если крышка 64 заключена внутри кожуха 62 и защищена ею.
1
across
2
along
[00119] Размер крышки 64 в измерениях L (или L) и L (или L) описан выше. Что касается толщины, как также указано выше, крышка 64 представляет собой (или обычно будет представлять собой), как правило, тонкую пластину. Однако действительная толщина крышки 64 не является особенно важной. Фактически, как уже указано в другом месте, крышка 64 не является излучающим компонентом антенны. Соответственно, вполне возможно, что толщина крышки 64 может быть изменена или может колебаться (например, в зависимости от используемого материала), не влияя на свойства радиосигнала/сигнализации/рабочие характеристики/работу антенны. Тем не менее в зависимости от материала, из которого она изготовлена (и, в частности, свойств прочности, упругости и т.п.), крышка 64 будет обычно иметь толщину в диапазоне от менее одного миллиметра до нескольких миллиметров. Однако, как уже было сказано, не должно быть никаких ограничений в отношении действительной толщины крышки 64. Поскольку крышка 64, как правило, будет довольно тонкой, можно предположить, что ее можно легко согнуть/деформировать сверх предела текучести материала. Однако, как будет описано ниже, крышка 64 (также защищенная под кожухом 62) поддерживается снизу поддерживающим блоком 66, который предотвращает (пластическую) деформацию крышки 64 сверх предела прочности материала.
2
[00120] Как наиболее ясно показано на ФИГ. 13, имеется проводящий вывод 67 фидера, связанный с крышкой 64 (и соединенный с ней). Специалистам в данной области техники будет понятно, что вывод 67 фидера подает электрический ток к крышке 64. Однако очень важно понимать, что антенна в этом варианте осуществления (и в целом в настоящем изобретении) НЕ является антенной накладки (или чем-то подобным). Следовательно, хотя вывод 67 фидера подает электрический ток к крышке 64, не крышка 64 излучает энергию, испускаемую антенной. Напротив, как уже было описано в другом месте, считается, что резонирует открытая лицевая сторона (стороны) полости, а именно между площадкой заземления (опорной пластиной 61) и краем (краями) крышки 64, проходящими вдоль длинных сторон крышки (L) по обе стороны от крышки. Поэтому считается, что имеются указанные длинные боковые зазоры между крышкой 64 и опорной пластиной 61, которые образуют виртуальные объемные резонаторы, и которые, следовательно, излучают энергию, испускаемую антенной.
2
1
[00121] В конкретном варианте осуществления, показанном на фигурах, вывод 67 фидера соединен с крышкой 64 (с нижней стороны) в месте, которое находится точно посередине между короткими концами прямоугольной крышки (т.е. на полпути вдоль крышки 64 в измерении L) и которое также находится точно посередине между длинными сторонами прямоугольной крышки (то есть на полпути поперек крышки 64 в измерении L). Таким образом, крышка 64 и антенна в целом имеют «централизованное питание» или «центральное питание» в показанном конкретном варианте осуществления.
[00122] Как показано на ФИГ. 11 и ФИГ. 12, в частности, когда конструкция антенны RFID-считывателя собрана, крышка 64 установлена относительно выше, но параллельно опорной пластине 61, и она удерживается в этом положении четырьмя стойками 63. Стойки 63 являются проводящими, и поэтому они служат для проводящего соединения проводящей опорной пластины 61 (и, следовательно, площадки заземления) с проводящей крышкой 64. Что касается материалов, из которых могут быть изготовлены стойки 63, применяются те же самые общие соображения, описанные выше в отношении крышки 64, и потенциально могут быть использованы те же материалы (хотя следует четко понимать, что материал, используемый для стоек 63, не обязательно должен быть тем же материалом, который использован для крышки 64). Для каждого угла прямоугольной крышки 64 (и под ним) предусмотрена одна стойка 63. Каждая стойка 63 в действительности состоит из трех вспомогательных стоек, что наиболее ясно показано на ФИГ. 13. В случае каждой из стоек 63, три вспомогательные стойки, составляющие стойку, имеют:
- одну из вспомогательных стоек прямо в углу, то есть образующую угловую вспомогательную стойку
1
- вторую вспомогательную стойку, непосредственно примыкающую (то есть очень близко, если не в непосредственном контакте с) к угловой вспомогательной стойке на ее внутренней стороне в направлении L, и
2
третью вспомогательную стойку, непосредственно примыкающую (то есть очень близко, если не в непосредственном контакте с) к угловой вспомогательной стойке на ее внутренней стороне в направлении L.
1
2
Таким образом, на каждой из стоек 63 три вспомогательные стойки совместно образуют угол (в частности, прямой угол), и эти углы помогают правильно и надежно располагать поддерживающий блок 66, который имеет форму прямоугольной призмы и имеет в направлениях L и L такие размеры, что точно входит (т.е. плотно прилегает) между стойками 63, таким образом, что углы прямоугольного поддерживающего блока 66 входят на свое место в углах, образованных стойками 63. Поддерживающий блок 66 будет более подробно описан ниже.
[00123] Как будет понятно, в простых терминах, именно высота стоек 63 определяет размер вертикального разделения между площадкой заземления (опорной пластиной 61) и крышкой 64. Высота стоек 63, следовательно, играет заметную роль в определении (и регулировку их высоты можно использовать для настройки антенны путем изменения) размера вертикального измерения зазоров, как вдоль длинной, так и короткой сторон компонента крышки, между компонентом 64 крышки и площадкой заземления (опорной пластиной 61). Однако следует также иметь в виду, что по меньшей мере в этом конкретном варианте осуществления опорная пластина 61 имеет углубленный участок 65, и стойки 63 расположены внутри этого углубленного участка 65. Фактически, стойки расположены на немного приподнятой платформе, которая сформирована в основании углубленного участка 65. Таким образом, стойки 63 проходят между верхней поверхностью опорной пластины 61, где они соединяются с опорной пластиной 61, находящейся внутри углубленного участка 65, на немного приподнятой части платформы, и нижней стороной крышки 64. Поэтому, возможно, правильно сказать, что в этом варианте осуществления изобретения высота по вертикали стоек 63 вместе с глубиной углубления 65 (и высотой приподнятой платформы) в опорной пластине 61, образует «эффективное» вертикальное измерение/размер длинной стороны (и короткой стороны) зазоров, а именно зазоров на длинных и коротких сторонах между крышкой 64 в верхней поверхности опорной пластины 61 на участках опорной пластины, которые окружают углубленный участок 65.
[00124] На самом деле, действительно считалось, что углубление 65 в опорной пластине 61, кроме того, что обеспечивает конструктивную наружную опору для кожуха 62, также имеет некоторое влияние на излучающие свойства антенны. В частности, считается, что глубина углубления 65 и, в частности, соответствующая высота короткой вертикальной стенки по периметру углубления 65, может влиять на то, насколько сильно излучение антенны сконцентрировано ниже угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления (вокруг всей антенны в азимутальной плоскости). Концентрация излучения антенны на низком уровне, в том числе ниже угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления, является преимуществом по причинам, которые были описаны ранее. Предполагается, что если глубина углубления становится больше (глубже), так что высота стенки по периметру углубления становится больше (выше), это может привести к концентрации большего количества излучения антенны ниже угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления. И напротив, если глубина углубления становится меньше (мельче), так что высота стенки по периметру углубления становится меньше (ниже), это может привести к концентрации меньшего количества излучения антенны ниже угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления. В качестве еще одной возможной альтернативы, вместо (или, возможно, в дополнение) выполнения большей глубины углубления 65 в опорной пластине 61, чтобы увеличить высоту стенки по периметру углубления и, таким образом сконцентрировать большую часть диаграммы направленности антенны вниз, ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления, можно вместо этого (или в дополнение) включить в конструкцию антенны один или более дополнительных компонентов или проводящих элементов, которые служат в качестве «удлинителя стенки» (т.е. увеличения высоты стенки по периметру углубления 65). Единственным таким компонентом или элементом может быть, например, узкая полоса металла (или проводящего материала), сформированная в виде «петли», которую устанавливают на опорную пластину 61 непосредственно над стенкой по периметру углубления 65, и которая проходит вокруг в форме и непосредственно над стенкой по периметру углубления 65, так что внутренняя поверхность этой петли фактически образует продолжение (то есть увеличивает эффективную высоту) стенки по периметру самого углубления 65. В качестве альтернативы, так как может быть необязательным или неважным обеспечение увеличения высоты для тех частей стенки по периметру углубления, которые находятся у зазоров коротких концов (или ниже) (т.е. ниже краев коротких концов крышки), поскольку зазоры коротких концов являются не излучающими, следовательно, может оказаться возможным обеспечение, например, пары узких полосок металла (или проводящего материала), которые размещены на опорной пластине 61 непосредственно над теми частями стенки по периметру углубления, которые находятся у зазоров длинных сторон (или ниже) (т.е. ниже краев длинных сторон крышки), которые проходят вдоль и непосредственно над длинами длинных краев стенки по периметру углубления 65, так что внутренние поверхности этих полос по существу образуют расширения (т.е. они увеличивают эффективную высоту) длин длинных краев стенки по периметру углубления 65. Такой компонент (компоненты) или элемент (элементы) может быть выполнен как отдельный дополнительный компонент (компоненты) конструкции антенны или, в качестве альтернативы он/они может быть встроен в один из других компонентов, например, встроен в кожух 62, так что, когда кожух 62 установлен, компонент (компоненты) будет правильно расположен относительно стенки по периметру углубления 65. В любом случае, выполнение такого компонента (компонентов)/элемента (элементов) (или чего-либо подобного) может служить для эффективного увеличения высоты (соответствующих частей) стенки по периметру углубления 65, без необходимости в увеличении фактической глубины самого углубления 65 (или не настолько, насколько эффективно увеличивается высота (части) стенки), что способствует концентрации большей части излучения антенны под углом возвышения ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления.
2
2
[00125] Однако следует также признать, что степень, до которой может быть увеличена глубина углубления 65 (т.е. сделана глубже), или по существу увеличена, (например) путем введения дополнительного компонента (компонентов)/элемента (элементов) и т.п., может быть ограничена вследствие очень ограниченной общей высоты конструкции антенны и ее компонентов, что может фактически обеспечить лишь ограниченную изменчивость/регулировку в этом отношении. Кроме того, следует также иметь в виду, что, поскольку считается, что резонируют зазоры длинных сторон, и поскольку считается, что их резонансные свойства определяются не только длиной в измерении L крышки (или расстоянием между стойками 63 в измерении L), но и по меньшей мере частично за счет вертикального разделения между площадкой заземления (опорной пластиной 61) и крышкой 64 (которое является по существу тем, что определяет эффективную высоту зазоров длинных сторон, как описано выше). Поэтому, поскольку высота зазоров длинных сторон также считается важной при определении (и обеспечении) резонансных свойств антенны, степень, в которой могут быть сделаны изменения, влияющие на эту высоту (т.е. высоту или эффективную высоту зазоров длинных сторон), может быть дополнительно ограничена необходимостью или желанием не чрезмерно ухудшать или уменьшать эти резонансные свойства для настройки антенны.
[00126] На каждой из четырех стоек 63 имеются небольшие круглые упоры или выступы в верхней части каждой из трех вспомогательных стоек. Кроме того, в каждом углу крышки 64 имеются три отверстия, каждое из которых имеет диаметр, соответствующий диаметру выступов в верхней части вспомогательных стоек, и три отверстия в каждом углу крышки 64 выполнены в расположении, соответствующем расположению выступов в верхней части вспомогательных стоек на соответствующих стойках: 63. Поэтому, когда крышка установлена поверх стоек 63, выступы в верхней части каждой стойки вставлены в отверстия в соответствующих углах крышки, таким образом, правильно размещая крышку 64 по отношению к стойкам 63 (и относительно углубленной части 65 в опорной пластине 61, и т.п.). Следует заметить, что углы крышки, с которыми соединены стойки, представляют собой места потенциала земли (или нулевого потенциала) в крышке, и важно, чтобы стойки соединялись в местах потенциала земли или нулевого потенциала.
[00127] Стойки 63 антенны (или одна или более из них, или одна или более вспомогательных стоек одной или более стоек 63) могут быть полыми по своей длине. Например, может иметься сквозное отверстие, проходящее в осевом направлении через определенную (или каждую) соответствующую вспомогательную стойку. Указанная полая внутренняя часть, проходящая через одну или более вспомогательных стоек, может обеспечивать один или более каналов для кабелей, проводов или т.п., проходящих снизу опорной пластины 61 (или иначе ниже площадки заземления) и соединенных с какими-либо электронными компонентами и/или оборудованием, которое может быть расположено, например, в пространстве, выполненном над крышкой 64, но под нижней стороной защитного кожуха 62. Также или вместо этого может быть предусмотрено пространство для других электронных компонентов и/или оборудования, например, рядом, но только снаружи/за зазором короткой стороны на одном или обоих концах крышки 64, но все еще в пределах кожуха 62, когда покрытие установлено. Или действительно, электронные компоненты и/или оборудование также могут быть расположены в ряде других мест, при условии, что это существенно не влияет на излучательные свойства основной антенны. Эти электронные компоненты и/или оборудование могут содержать любые электронные устройства, связанные с RFID-считывателем, например, модем или фильтры, или усилители, или т.п., или коммуникационное оборудование, такое как дополнительная антенна Wi-Fi или Bluetooth и т.п., или осветительный компонент, как описано в другом месте в настоящем документе.
[00128] Выше было упомянуто, что конструкция антенны RFID-считывателя содержит поддерживающий блок 66. Также было описано, что указанный поддерживающий блок имеет такие размеры, что он плотно входит между углами, образованными соответствующими стойками 63. Поддерживающий блок 66 находится под крышкой, когда конструкция антенны собрана, и вместе со стойками 63 поддерживающий блок 66 способствует обеспечению конструкционной поддержки для крышки 64. Поскольку поддерживающий блок 66 расположен под крышкой 64, поддерживающий блок 66, естественно, должен быть установлен на опорной пластине 61 между стойками 63 перед монтажом крышки 64 поверх стоек 63. На самом деле, когда конструкция антенны собрана, после того, как опорная пластина 61 была первоначально установлена на дороге, и стойки 63 были установлены на опорной пластине 61, затем поддерживающий блок 66 может быть вставлен между стойками 63, как описано выше. Толщина поддерживающего блока 66 в вертикальном измерении такова, что поддерживающий блок 66 заполняет (в вертикальном направлении) пространство между нижней крышкой 64 и верхней поверхностью (слегка приподнятой платформой в пределах углубления 65 в) опорной пластины 61.
[00129] Таким образом, как указано выше, стойки 63 и поддерживающий блок 66 совместно способствуют обеспечению конструкционной поддержки для крышки 64 в ее положении, установленном над площадкой заземления и параллельно ей. Как указано выше, стойки 63 обычно изготовлены из металла, и поэтому они обеспечивают достаточную заостренную опору под каждым из четырех углов крышки 64. Поддерживающий блок 66, заполняющий все пространство внутри углов, образованных стойками 63, и между опорной пластиной 61 и нижней стороной крышки 64, который, следовательно, находится в контакте как с опорной пластиной 61, так и с нижней стороной крышки 64, может быть изготовлен из широкого спектра различных материалов. Поддерживающий блок 66 не является проводящим или излучающим компонентом антенны, и поэтому он должен быть практически непроводящим (или по меньшей мере по существу непроводящим на частотах, на которых работает антенна). Предпочтительно поддерживающий блок должен быть изготовлен из материала, который имеет соответствующие диэлектрические свойства, предпочтительно низкую диэлектрическую проницаемость с однородными диэлектрическими свойствами по всему материалу. Кроме того, чтобы способствовать поддержанию крышки 64 сверху, и, в частности, чтобы поддерживать внутренние части крышки 64, внутри относительно четырех (устойчивых/жестких) угловых стоек, от направленной вниз деформации (что может произойти при большой нагрузке, прилагаемой сверху, например, когда транспортное средство движется над антенной и т.п.), поддерживающий блок должен быть изготовлен из какого-либо твердого материала. Однако поддерживающий блок 66 не обязательно должен быть очень жестким материалом (то есть не обязательно таким, как прочный материал, из которого выполнена защитный кожух 62, или что-либо подобное). Вместо этого поддерживающий блок 66 может быть изготовлен, и, действительно, возможно, желательно изготовить его из материала, который, будучи твердым, также имеет обоснованную степень упругости или «отдачи». Возможные примеры таких материалов включают пенопласты с закрытыми порами, такие как пенополистирол или т.п., или бумагу или картон, сформированные с ячеистой (или сотовой) структурой, или, возможно, ряд других материалов такого типа, которые обычно используют в качестве набивки при упаковке вокруг предметов, бытовой техники и т.п., при перевозке. Причину того, что такие материалы, как этот, которые являются твердыми, но также имеют обоснованную степень отдачи или деформируемости, могут быть подходящими (или даже желательными), можно понять, сначала вспомнив, что крышка 64 представляет собой довольно жесткую (обычно металлическую) пластину. Крышка 64 также лежит непосредственно сверху опоры 66, а нижняя сторона крышки 64 находится в контакте со всей верхней поверхностью (или большей частью ее) опоры 66. Следовательно, когда к конструкции антенны прилагается нагрузка, направленная вертикально вниз, и, если она достаточно велика, чтобы вызвать деформацию защитного кожуха 62, а также крышки 64 под ней (и всего, что находится между нижней стороной кожуха 62 и верхней поверхностью крышки 64), то, если эта нагрузка вызывает деформацию или прогибание крышки 64 вниз, даже если нагрузка (после прохождения или передачи через кожух 62 и т.п.) прилагается только к небольшой/локализованной области примерно посередине крышки 64 (между углами, которые поддерживаются жесткими стойками 63) тот факт, что крышка 64 сама по себе довольно жесткая, поможет распределить эту локализованную нагрузку и перенести ее на намного большую площадь опоры 66 под ней. Это, в свою очередь, приведет к тому, что большая площадь опоры 66 будет сжата, и сжатие может также распространяться через материал опоры 66 таким образом, что еще большая доля (если не вся) опоры 66 под крышкой 64 помогает выдерживать нагрузку (даже если нагрузка прилагается как довольно локализованная нагрузка при передаче на крышку 64).
[00130] Выше было указано, что фактически может быть предпочтительным, чтобы опора 66 была изготовлена из материала, который, будучи твердым, также имеет обоснованную степень упругости или «отдачи». Причина, по которой это может быть предпочтительнее, например, очень жесткого материала, состоит в том, что очень жесткие материалы (как правило, по своей природе) менее упруги (то есть менее гибки или способны деформироваться). Многие даже являются хрупкими или подверженными растрескиванию. В результате, если для опоры 66 будет использоваться очень жесткий материал, он стечением времени может быть подвержен растрескиванию или разрушению вследствие износа. Следовательно, хотя не должно быть никаких ограничений относительно того, какой материал может быть использован для опоры 66, считается, что часто может быть предпочтительным, чтобы материал имел степень упругости или отдачи, а не был слишком жестким, поскольку на самом деле он может работать лучше при обеспечении поддержки под крышкой 64.
[00131] Защитный кожух 62, который, как указано выше, имеет вид прозрачного, обычно плоского и прямоугольного «купола», выполненного из прочного/конструкционного (и прозрачного или полупрозрачного) материала, такого как поликарбонат или т.п., установлена поверх верхней части крышки 64 и, следовательно, над опорой 66, стойками 63 и т.п., расположенными под крышкой 64. Защитный кожух или «купол» 62, также выполняющая конструктивную защитную функцию, фактически может также выполнять функцию обтекателя. (Согласно Википедии: «обтекатель» (который представляет собой гибрид радара и купола) представляет собой конструкционный, атмосферостойкий корпус, защищающий (например, радар) антенну. Обтекатель изготовлен из материала, который в минимальной степени ослабляет электромагнитный сигнал, передаваемый или принимаемый антенной». Однако еще в дополнение к этому, защитный кожух 62 также может служить (вместе с площадкой заземления) для опускания диаграммы направленности антенны (то есть уменьшения угла возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления и направления большей части излучения (т.е. концентрации излучения) в зону ниже траектории прохождения максимального усиления, между траекторией прохождения максимального коэффициента усиления и площадкой заземления).
[00132] Между прочим, на путь максимального усиления, в возвышении, диаграммы направленности антенны и распределение излучения выше и ниже траектории прохождения максимального усиления, существенно влияет высота зазоров длинных сторон (это было описано ранее), а также в значительной степени площадка заземления, которая пропорционально намного более массивна, чем компонент крышки. Однако, в дополнение к этому, толщина материала и угол атаки (т.е. угол наклона) краев длинных сторон кожуха 62, а также диэлектрическая постоянная материала, из которого изготовлен кожух 62, могут (как считается), дополнительно влиять на угол возвышения траектории прохождения максимального коэффициента усиления и распределение излучения выше и ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления. Следовательно, эти свойства, а именно угол наклона краев длинных сторон кожуха 62, толщина материала кожуха вдоль этих длинных сторон и диэлектрическая постоянная материала, из которого изготовлен кожух, являются дополнительными свойствами, которые потенциально могут быть изменены или модифицированы для настройки антенны или изменения ее диаграммы направленности. Однако, кроме того, степень возможного изменения или отклонения, которые могут быть возможными, часто могут быть ограничены другими соображениями. Например, возможность изменения или регулирования угла атаки (т.е. угла наклона) краев длинных сторон кожуха 62 может быть существенно ограничена необходимостью поддерживать угол наклона, который обеспечивает соответствующую безопасность для колес транспортного средства, которые могут контактировать и катиться через кожух 62, и на это также могут влиять положения применимых правил безопасности дорожного движения, и т.п.
[00133] Для установки поверх других компонентов защитный купол 62 имеет, как правило, отверстие в форме прямоугольной призмы, выполненное на его нижней стороне. Данное отверстие в нижней части купола 62 наиболее отчетливо показано на ФИГ. 13. Способ установки других компонентов антенны RFID-считывателя внутри указанного отверстия в нижней части купола 62, когда купол установлен в нем, ясно показано на ФИГ. 11, ФИГ. 12 и ФИГ. 14. Таким образом, когда купол 62 установлен поверх других компонентов, участки наружного периметра купола 62 (то есть те участки периметра, которые окружают и между собой образуют отверстие в нижней стороне купола 62) проходят вниз и закрывают верхнюю часть и боковые стороны других компонентов. На самом деле, купол установлен в контакте с опорной пластиной 61 таким образом, что образует уплотнение, предотвращающее попадание влаги, грязи или других загрязняющих веществ во внутреннее пространство, в котором размещены остальные компоненты. Для формирования указанного уплотнения между наружной нижней стороной купола 62 и опорной пластиной могут быть использованы соответствующие герметики или клеи.
[00134] Способ, которым наружные части основания периметра купола 62 поддерживаются вертикальными сторонами углубления 65 в опорной пластине 61, описан выше.
[00135] Важным аспектом конструкции антенны RFID-считывателя в данном конкретном варианте осуществления является то, что, когда конструкция антенны RFID-считывателя полностью смонтирована (т.е. когда купол 62 окончательно установлен для формирования защитного кожуха над другими смонтированными компонентами), общая «фактическая» высота полученной конструкции составляет менее 25 мм, более предпочтительно около 20 мм. В этом отношении «фактическая» высота означает расстояние по вертикали между верхней поверхностью опорной пластины 61 в областях, непосредственно окружающих (т.е. наружных) купол 62, и верхней поверхностью купола 62. В качестве примера, если «фактическая» высота смонтированной конструкции антенны составляет 20 мм, фактическая высота купола 62 может быть на несколько миллиметров больше этой, однако следует отметить, что, как и другие части конструкции антенны, купол 62 устанавливается в углубленную часть 65 в центре опорной пластины, поэтому, даже если высота по вертикали купола 62 немного больше 20 мм (возможно, 21-23 мм), тем не менее, «фактическая» высота всей конструкции антенны (то есть высота, которую она будет иметь с точки зрения приближающегося к ней транспортного средства) будет по-прежнему всего 20 мм.
[00136] Ограничение высоты всей конструкции антенны RFID-считывателя менее 25 мм, предпочтительно около 20 мм, является важным, поскольку, как описано выше, правительственные и регулирующие органы, ответственные за разрешение на установку и/или использование любой формы оборудования (или объекты любого рода) на дорогах общего пользования или вблизи них, часто являются весьма консервативными и, следовательно, крайне осторожны в отношении разрешения установки и/или использования новых типов или форм оборудования, которые ранее не использовались на дорогах общего пользования, особенно если форма (т.е. размер и/или форма и/или общая конфигурация или внешний вид и т.п.) нового оборудования незнакомы, нетрадиционны или отличаются от типов или форм оборудования, которые ранее были разрешены для использования. Однако в этом отношении в большинстве стран/сфер регулирующие органы, ответственные за разрешение на установку и использование оборудования на дорогах, выдали разрешение на установку и использование обычных световозвращающих («кошачий глаз») дорожных маркеров, таких как те, которые изображены на ФИГ. 9 и ФИГ. 10, и они действительно используются чрезвычайно широко. Важно отметить, что высота этих обычных световозвращающих дорожных маркеров обычно составляет около 25 мм. Таким образом, конструкция антенны RFID-считывателя, описанная в настоящем документе, будет иметь высоту, не превышающую (и, возможно, меньшую), чем высота обычных световозвращающих дорожных маркеров, которые широко разрешены для использования, общеприняты и используются.
[00137] Следует заметить, что в направлении, параллельном направлению, в котором транспортные средства движутся вдоль дороги, общая длина защитного кожуха/купола 62 часто будет значительно больше (обычно в несколько раз больше), чем типичная длина в этом направлении обычного световозвращающего («кошачий глаз») дорожного маркера, подобного показанному на ФИГ. 9 и ФИГ. 10. Однако в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортных средств вдоль дороги (то есть в направлении поперек дороги), общая ширина защитного кожуха/купола 62 будет примерно равной (или, возможно, меньшей) ширине обычного световозвращающего дорожного маркера. И что важно, с точки зрения встречного транспортного средства (или водителей транспортного средства), именно ширина (то есть размер в направлении поперек дороги), а также высота объекта на дороге определяет видимый размер этого объекта (т.е. именно ширина и высота объекта на дороге в значительной степени определяют, насколько большим этот объект кажется с точки зрения водителя встречного транспортного средства). Длина объекта в направлении, параллельном направлению движения транспортного средства, как правило, гораздо менее значима, так как предоставляет водителю встречного транспортного средства оценку размера объекта, к которому он приближается на дороге, и фактически с учетом обзора углов, возникающих при взгляде на объект водителем на расстоянии от объекта, водитель, возможно, даже не в состоянии полностью оценить, на какое расстояние объект простирается в направлении, параллельном направлению движения транспортного средства. Следовательно, даже если защитный кожух/купол 62 конструкции антенны в настоящем варианте осуществления, которая определяет его видимый размер с точки зрения водителя встречного транспортного средства, длиннее, чем обычный светоотражающий дорожный маркер, тем не менее, это гораздо менее значимо (и может даже не быть замеченным) водителем, который будет воспринимать размер объекта (кожуха 62), исходя из его ширины и высоты, и поэтому он (кожух 62) будет казаться по существу малым или не отличаться по размеру и форме от обычного световозвращающего дорожного маркера (который они прекрасно привыкли видеть и проезжать).
1
2
1
1
1
1
1
1
[00138] Иначе говоря, в описанном в настоящем документе примере конструкция антенны RFID-считывателя установлена таким образом, что один из коротких краев прямоугольной конструкции антенны RFID-считывателя (т.е. один из краев, параллельных размеру L крышки), направлен вдоль/вверх/вниз по дороге. Таким образом, с точки зрения транспортного средства (и его водителя), приближающегося к конструкции RFID-считывателя, именно этот короткий край (и, в частности, короткий край кожуха 62) будет «видеть» транспортное средство (и его водитель). По причинам, рассмотренным выше, даже для данной длины крышки 64 (L, которая определяется в соответствии с рабочей частотой антенны), антенна в отношении (L) все еще может изменяться. Однако ожидается, что ширина (L) крышки 64 будет часто менее 100 мм, и часто менее 90 мм (ожидается, что типичной будет ширина от 75 до 80 мм). Как видно из ФИГ. 12 и 13, ширина кожуха/купола 62, параллельная измерению L крышки, будет несколько больше, чем измерение L крышки. Это связано с тем, что купол 62 выходит за пределы и нависает над крышкой 64 с обеих сторон в направлении L (фактически купол 62 нависает над крышкой со всех сторон). Тем не менее, если предположить, что ширина крышки 64 составляет 80 мм, и что купол 62 выходит за эти пределы на 20 мм с обеих сторон в измерении L, это означает, что общая ширина конструкции антенны RFID-считывателя, «видимая» (т.е. с точки зрения) для приближающегося транспортного средства, будет приблизительно 120 мм. Это, кроме того, примерно равно ширине обычных световозвращающих дорожных маркеров, которые широко разрешены для использования, общеприняты и используются.
[00139] Также важно, что край конструкции, которую «видит» транспортное средство при его приближении, а именно обращенный вперед край кожуха 62, представляет собой прямой край (т.е. этот край проходит по прямой линии поперек дороги с точки зрения встречного транспортного средства). Это важно, потому что на самом деле достаточно отличается, например, от альтернативной конструкции антенны RFID-считывателя, ранее предложенной в заявке на патент '994, описанной выше, которая представляла собой конструкцию антенны RFID-считывателя, имеющую в целом круглую форму в плане. Как следствие, в случае конструкции антенны RFID-считывателя, ранее предложенной в патентной заявке '994, край конструкции, которую транспортное средство «увидит» при приближении вдоль дороги, является изогнутым, а не прямым краем. И действительно, в случае конструкции антенны RFID-считывателя, ранее предложенной в патентной заявке '994, край конструкции, с которым колесо/шина транспортного средства первоначально соприкоснулось/контактировало бы при движении по конструкции антенны, также (естественно) будет изогнутым, а не прямым краем. Для транспортных средств, таких как автомобили, грузовики и т.п., это не воспринимается как существенная проблема. Однако по меньшей мере существует мнение, что это может быть проблематичным для транспортного средства, такого как, например, мотоциклы, велосипеды и т.п., для которого существует опасность, что если переднее колесо транспортного средства столкнется с изогнутым краем под небольшим углом (т.е. под углом, отличным от идеально «направленного» к краю), это может привести к тому, что переднее колесо транспортного средства будет сбито с курса, что может привести к аварии и травме. Однако в конструкции антенны в варианте осуществления, описанном в настоящем документе, эта проблема будет решенной или дискуссионной, так как край конструкции, который транспортное средство «видит» при приближении (т.е. обращенный вперед край кожуха 62) представляет собой совершенно прямой край, проходящий непосредственно поперек дороги, и, кроме того, конструкция антенны в настоящем варианте осуществления должна восприниматься как создающая не больше опасности на дороге, чем обычный светоотражающий дорожный маркер того типа, который общепринят и используется (и который не считается неприемлемым из-за риска).
[00140] Кроме того, из ФИГ. 11, ФИГ. 12, ФИГ. 13 и ФИГ. 14 видно, что стороны купола 62, будучи прямыми по своей длине, не являются просто прямыми, вертикальными сторонами. Наоборот, на каждой из сторон купола 62 имеется по меньшей мере верхняя часть (обычно составляющая более половины высоты купола), которая имеет наклон внутрь и вверх. Как правило, должен иметь место случай, когда величина, на которую купол 62 выдвигается и нависает над другими компонентами антенны, является достаточной для того, чтобы эти наклонные участки имели наклон около 45° или менее относительно плоскости опорной пластины / площадки заземления / дороги. Это (наряду с высотой, которая ограничена 25 мм или менее), может способствовать преодолению колесами автомобилей и других дорожных транспортных средств указанных устройств без чрезмерного толчка или соударения. Кроме того, данный угол наклона верхних частей по бокам купола 62 подобен тому, который широко используется и принят (и считается, что он не представляет неприемлемого риска) на обычных световозвращающих дорожных маркерах. Кроме того, как указано выше, помимо того, что колеса автомобилей и других транспортных средств преодолевают устройство без чрезмерного толчка или соударения, в частности, угол атаки (то есть угол наклона) наклонных участков краев длинных сторон кожуха 62, а также толщина материала вдоль длинных сторон и значение диэлектрической проницаемости материала, из которого изготовлен кожух 62, может влиять на угол наклона траектории прохождения максимального коэффициента усиления на диаграмме направленности антенны и распределение излучения выше и ниже траектории прохождения максимального коэффициента усиления.
[00141] Следует заметить, что, хотя было высказано предположение, что поликарбонат, или ацеталь, или т.п., может быть особенно подходящим материалом для использования при изготовлении защитного кожуха /купола 62, в этом отношении не должно быть никаких абсолютных ограничений. Действительно, потенциально существует ряд других конструкционно прочных и диэлектрических подходящих материалов, которые также могут быть использованы, и любой из них действительно может быть использован.
[00142] Без ограничения вышеизложенного, было упомянуто, что причина, по которой поликарбонат был выбран в качестве одного из возможных материалов, из которого может быть изготовлен защитный кожух (купол) 62, обусловлена прочностью этого материала (а также его долговечностью, прочностью, стойкостью к ультрафиолетовому излучению при разложении других элементов) и, следовательно, защитой, возможно, обеспечиваемой им для крышки 64 и других компонентов антенны, покрываемых ею. Однако использование поликарбоната может иметь дополнительное преимущество, заключающееся в том, что этот материал может быть прозрачным или полупрозрачным, или по меньшей мере до некоторой степени проницаемым для проникновения света. Причина, по которой это может быть выгодно, заключается в том, что, среди других электронных элементов или компонентов, которые могут быть предусмотрены в RFID-считывателе или в его составе, может быть один или более компонентов, содержащих источники света, светодиоды или т.п., и при освещении видных снаружи RFID-считывателя и даже на расстоянии от RFID-считывателя (особенно ночью или в условиях низкой освещенности). Такие источники света или светодиоды (или другие электронные компоненты) могут быть размещены в небольшом пространстве, которое может (иногда) оставаться между верхней поверхностью крышки 64 и нижней стороной купола 62, или, возможно, они могут быть установлены внутри полостей или отверстий, выполненных в одной или более периферийных частей на куполе, т.е. по горизонтали от других компонентов антенны, которые были описаны. В любом случае, такие источники света или светодиоды могут использоваться, например, для индикации текущего рабочего состояния RFID-считывателя или отдельных его частей или функций. Например, в качестве простого примера может быть предусмотрен красный источник света/светодиод, который «включается» в ситуациях, когда имеется сбой или неисправность, или предупреждение, связанное с работой RFID-считывателя (например, в случае неисправности компонента или сбоя или неисправности источника питания, или «почти разряженной» батареи или резервной батареи и т.п.). Однако такие источники света, светодиоды и т.п., которые могут содержаться внутри (но видимы снаружи) RFID-считывателя, также могут использоваться для ряда других целей. Например, поскольку RFID-считыватель в этих вариантах применения расположен на поверхности дороги (т.е. на поверхности, по которой движутся транспортные средства и которой водители транспортных средств уделяют пристальное внимание), светодиоды или источники света в RFID-считывателе также могут быть использованы для обеспечения различных форм сигнализации для транспортных средств. Например, красные и зеленые источники света могут быть использованы для указания полос движения, которые открыты или закрыты для движения транспортного средства, или для указания разрешенного направления движения по полосе движения (это может быть полезно, например, в местах, где реализуется управление движением "приливного течения", облегчающего движение автотранспорта в пределах определенной полосы движения в разные стороны в разное время суток, что позволяет принимать большие объемы транспортных потоков в одном или другом направлении в разное время суток). Также могут иметься другие возможные варианты использования, например, мигающий источник света может использоваться для предупреждения участников дорожного движения о предстоящем инциденте или опасности далее по дороге. Или красный, желтый и зеленый сигналы могут подаваться в RFID-считыватель, расположенный непосредственно перед пересечением со светофорами, а красные, желтые или зеленые источники света в RFID-считывателе могут быть заменены мгновенно/одновременно и в соответствии с изменением сигнала на светофорах. Освещение или световые сигналы, излучаемые любыми световыми источниками или светодиодами внутри RFID-считывателя, также могут быть видимыми и обнаруживаемыми камерами или другими устройствами обработки изображений, например, расположенными на обочине дороги и используемыми в целях обеспечения правопорядка или управления движением. Понятно, что возможные варианты применения, упомянутые выше для источников света, светодиодов или т.п., которые могут быть предусмотрены в RFID-считывателе, или как его часть, являются лишь примерами, и может иметься множество других вариантов применения или использования.
[00143] Когда кожух 62 вместо этого сделан из материала, такого как, например, ацеталь, который не обязательно является прозрачным или полупрозрачным, внутри кожуха 62 могут быть предусмотрены световоды, чтобы все-таки обеспечивать использование светодиодов или т.п.подобным способом, аналогичным описанному выше.
[00144] Теперь следует заметить, что ФИГ. 14 представляет вид RFID-считывателя, который содержит предложенную антенну, а также другое оборудование RFID-считывателя, которое не показано на ФИГ. 11, ФИГ. 12 и ФИГ. 13. Следует также заметить, что с самого начала на ФИГ. 14 изображена ситуация, когда по меньшей мере некоторые части RFID-считывателя и другое соответствующее оборудование расположены на уровне или ниже уровня поверхности дороги, тогда как другие части (в частности, части, связанные с антенной, которые были подробно описаны выше) расположены на уровне поверхности дороги или выше него. И как будет вполне понятно, ФИГ. 14 представляет вид сбоку в поперечном разрезе, и, следовательно, можно видеть части RFID-считывателя, а также другое соответствующее оборудование, которые расположены как выше, так и ниже уровня поверхности дороги. Конкретные части и электроника RFID-считывателя, показанного на ФИГ. 14, не будут подробно обсуждаться в данном документе; однако они, по сути, такие же, как (или по меньшей мере похожи на) части и электронные устройства, связанные с RFID-считывателем, описанным в более ранней заявке на патент '994.
[00145] Хотя на ФИГ. 14 изображен вариант, в котором по меньшей мере некоторые (и в этом случае большинство) частей и электронных устройств, связанных с RFID-считывателем, находятся ниже уровня дороги, под антенной, следует четко понимать, что не должно быть никаких ограничений относительно того, что представляют собой различные части и электронные устройства, а также как и где они могут быть установлены. Следовательно, части и электронные устройства, связанные с RFID-считывателем, не обязательно должны быть скрыты под антенной считывателя. Действительно, в других вариантах осуществления электронные устройства, связанные с RFID-считывателем, вместо этого могли бы быть расположены (например) на обочине дороги и подключены к антенне, расположенной в середине дороги (или дорожной полосы), с помощью проводов или кабелей, установленных в небольших канавках или каналах, которые сначала прорезают в дороге, а затем закрывают после прокладки кабелей.
[00146] В другом месте в настоящем документе описано, что RFID-считыватели, и в их число входят считыватели, содержащие предложенную в настоящем документе конструкцию антенны, могут использоваться для обеспечения не только «двустороннего» обмена данными, но также «одностороннего» (или подобного системе радара) обмена данными. Кроме того, в другом месте объясняется, что, в частности, «односторонний» обмен данными может быть полезен для целей обнаружения транспортных средств. Предлагаемый в настоящем документе RFID-считыватель может использовать это, в частности, потому что количество энергии, необходимое для двусторонней связи, может быть намного больше, чем для односторонней связи. Соответственно, обнаружение транспортного средства, выполняемое с использованием «одностороннего» обмена данными, можно использовать, например, чтобы минимизировать энергопотребление, благодаря обеспечению нормальной работы RFID-считывателя в режиме односторонней связи с более низким энергопотреблением, и только затем переключения в режим двусторонней связи с более высокой мощностью (путем включения необходимого для этого оборудования радиочастотной связи), когда транспортное средство фактически обнаружено посредством одностороннего обмена данными, и, следовательно, только когда требуется фактическая/положительная идентификация транспортного средства. (Рабочий цикл в оборудовании RFID-считывателя предпочтительно должен быть таким, чтобы высокомощное оборудование радиочастотной связи, необходимое для двустороннего обмена данными, могло быть включено за считанные миллисекунды, так что даже если транспортное средство обнаружено только тогда, когда оно находится, например, в 6 м от антенны, задержка при включении высокомощного радиочастотного оборудования не должна препятствовать правильной идентификации транспортного средства с помощью RFID («двусторонний» обмен данными), особенно если транспортное средство движется с нормальной скоростью движения. Кроме того, для экономии энергии использование более высокого уровня мощности, необходимого для двусторонней связи, когда это необходимо, также может значительно снизить тепловыделение и риск перегрева RFID-считывателя.
[00147] С точки зрения питания антенны (и других электронных компонентов, включенных или связанных с RFID-считывателем), это может быть сделано любым способом. Например, с помощью индукционной петли или путем подключения одного или более токовых (силовых) кабелей непосредственно к конструкции RFID-считывателя. Такие токовые (силовые) несущие кабели могут быть установлены в неглубоких канавках или траншеях, выполненных в дороге (например, врезанных/вырытых в дороге, а затем закрытых после укладки кабеля).
[00148] Кроме того, может быть выполнена связь и передача данных между RFID-считывателем и другими компьютерами или устройствами, которые являются отдельными или внешними относительно RFID-считывателя, и, кроме того, это может быть выполнено любым подходящим способом. Вследствие жесткой окружающей среды и постоянного (или по меньшей мере полупостоянного) характера установки в «дорожных» условиях простое подключение кабеля (например, кабеля Ethernet или т.п.) часто может не подходить для передачи данных. Однако могут быть использованы другие обычные способы беспроводной связи (например, Wi-Fi, Bluetooth и т.п.), или, если RFID-считыватель питается от силового кабеля, то для связи также могут использоваться традиционные методы «передачи данных вместе с мощностью». Когда используется метод беспроводной связи, например, Wi-Fi или Bluetooth, для ее поддержки может потребоваться дополнительная антенна. Такая антенна может быть встроена в каком-то месте внутри купола RFID-считывателя.
[00149] Обращаясь теперь к ФИГ. 16 и ФИГ. 17, они изображают графическое представление «формы» диаграммы направленности, создаваемой антеннами, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Следует заметить, что диаграммы направленности, представленные на ФИГ. 16 и ФИГ. 17, были получены с использованием математической модели; однако фактические измерения, проведенные с реальными антеннами-прототипами в соответствии с вариантами осуществления, аналогичными вариантам, изображенным на ФИГ. 11-15, по-видимому, подтверждают точность, с которой математическая модель представляет фактические (реальные) антенны в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
1
2
[00150] Как показано на ФИГ. 16(i), это иллюстрация (то есть визуализация «каркасной модели») геометрии узлов, используемых при математическом моделировании одной конкретной антенны, и представления диаграммы направленности на ФИГ. 16(ii)-(vii) были получены из этого конкретного математического моделирования. Следует заметить, что на ФИГ. 16(i) нет ничего такого, что графически отображает площадка заземления антенны; однако это не означает, что площадка заземления не представлена в математической модели. В любом случае из ФИГ. 16(i) будет легко понять, как геометрия узлов в математической модели (как представлено в визуализации «каркасной модели») соответствует геометрии прямоугольного (L × L) компонента 64 крышки, поддерживаемого на стойках 63 в четырех соответствующих углах в конкретной моделируемой антенне.
[00151] В оставшейся части ФИГ. 16:
- ФИГ. 16(ii) и ФИГ. 16(iii) - виды в плане (т.е. виды сверху вниз непосредственно сверху) графических представлений диаграммы направленности моделируемой антенны, и если антенна, моделируемая на этих видах, считается расположенной на поверхности дороги в центре полосы движения, направление движения транспортного средства по полосе движения будет горизонтально справа налево (или слева направо);
ФИГ. 16(iv) и ФИГ. 16(v) - виды с торца графических представлений диаграммы направленности моделируемой антенны, т.е. если смотреть на диаграмму направленности антенны в направлении вдоль/вниз по дороге в направлении движения транспортного средства, и
- ФИГ. 16(vi) и ФИГ. 16(vii) - виды сбоку графических представлений диаграммы направленности моделируемой антенны, то есть, если смотреть на диаграмму направленности антенны в направлении поперек дороги, перпендикулярно направлению движения транспортного средства.
[00152] Как показано на различных видах на ФИГ. 16, диаграмма направленности моделируемой антенны имеет форму, которая проходит дальше поперек дороги (или больше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге), чем вниз/вдоль дороги. Иначе говоря, антенна излучает больше энергии или большую плотность энергии поперек дороги, чем вдоль дороги. И, как описано выше, в разделе «Уровень техники», влияние, которое может быть оказано, состоит в том, что вследствие геометрии диаграммы направленности антенны RFID метки транспортного средства и диаграммы направленности антенны RFID-считывателя (диаграмма направленности которой изображена на этих видах), и в результате взаимодействия между ними двумя, эффективная зона считывания должна, например, охватывать всю ширину полосы движения, как показано на ФИГ. 7(ii), несмотря на какую-либо повышенную направленность излучения меток антенн транспортного средства (как описано выше).
1
2
1
[00153] Как показано на ФИГ. 17(i), аналогично ФИГ. 16(i), это иллюстрация (то есть визуализация «каркасной модели») геометрии узлов, используемых при математическом моделировании одной конкретной антенны, и представления диаграммы направленности на ФИГ. 17(ii)-(iii) были получены из этого конкретного математического моделирования. Тем не менее, очень важно отметить, что на ФИГ. 17(i) фактическая геометрия представленных узлов отличается от геометрии, представленной на ФИГ. 16(i). Более конкретно, на ФИГ. 17(i) форма/геометрия, с которой моделируется компонент 64 крышки, определяемая отношением длины к ширине (то есть L:L) его прямоугольной формы, отличается от формы/геометрии, с которой компонент 64 крышки смоделирован на ФИГ. 16(i). Таким образом, на ФИГ. 17(i) показано, что конкретная антенна, смоделированная в настоящем документе, и излучение которой представлено на другом изображении, ФИГ. 17, имеет геометрию, отличную от антенны, смоделированной и представленной на ФИГ. 16, и именно поэтому форма диаграммы направленности изображенной на ФИГ. 17(ii)-(iii) отличается от формы диаграммы направленности, изображенной на ФИГ. 16(ii)-(vii). И действительно, сравнение ФИГ. 16 с ФИГ. 17 дает пример того, как можно изменить геометрию существующей антенны (и, в частности, отношение относительной длины к ширине компонента прямоугольной крышки антенны), чтобы изменить форму диаграммы направленности, создаваемой антенной. В конкретном примере, показанном на ФИГ. 17, конкретная антенна, смоделированная в настоящем документе, имеет геометрию компонента крышки, которая тоньше (то есть уже в измерении L), чем конкретная антенна, смоделированная на ФИГ. 16, и результатом этого изменения геометрии является (по меньшей мере, в простых выражениях) осуществление распространения диаграммы направленности антенны еще больше поперек дороги (или даже больше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге) и еще меньше в сравнении с направлением вниз/вдоль дороги.
[00154] Важным моментом, на который следует обратить внимание при моделировании на ФИГ. 16 и ФИГ. 17, является то, что диаграмма направленности имеет «нулевой потенциал» (или по меньшей мере виртуальный/эффективный нулевой потенциал), расположенный над геометрическим центром компонента крышки - это наиболее четко видно на ФИГ. 16(ii) и ФИГ. 17(ii). Это важно потому, что означает, что при движении внутрь к центру антенны в любом радиальном направлении общая форма диаграммы направленности антенны фактически «изгибается» (или плотность энергии в диаграмме направленности, в сущности, уменьшается) при приближении к указанному геометрическому центру/нулевому местоположению. И эффект этого состоит в том, что количество энергии, которое излучает антенна в вертикальном направлении вверх, ограничено, что важно для предотвращения, например, ослепляющих отражений от нижней части транспортных средств (как описано в другом месте).
[00155] Другой момент, который следует иметь ввиду, заключается в том, что, хотя диаграмма направленности антенны может быть описана как простирающаяся дальше в одном направлении, чем в другом (то есть, больше поперек дороги (или больше в направлении, перпендикулярном направлению движения транспортного средства по дороге) чем вниз/вдоль дороги), и тогда как различные виды на ФИГ. 16 и ФИГ. 17 могут показывать, что диаграмма направленности, следовательно, имеет в целом эллиптическую форму, фактически (то есть в действительности) диаграмма направленности на самом деле не имеет какого-либо определенного края или границы. Поэтому неверно говорить, что нечто находится внутри или снаружи диаграммы направленности антенны. Диаграмма направленности антенны (по меньшей мере теоретически) фактически распространяется во всех направлениях и во все области пространства вокруг антенны (теоретически до бесконечности, т.е. диаграмма направленности теоретически никогда не останавливается или не заканчивается). Однако напряженность (или плотность энергии) излучения, испускаемого антенной, уменьшается или становится ниже (довольно быстро) с увеличением расстояния от антенны, а также энергия не излучается антенной с одинаковой/равной напряженностью или интенсивностью во всех направления. Напротив, энергия излучается антенной намного сильнее в одних направлениях и гораздо менее сильно в других направлениях. Таким образом, кажущаяся эллиптическая форма диаграммы направленности антенны связана с (или это происходит частично вследствие) направлениями, проходящими наружу в области трехмерного пространства вокруг антенны, в которых плотность энергии, излучаемой антенной, является наибольшей (т.е. длинная ось эллипса обычно соответствует направлению, в котором антенна излучает энергию с наибольшей интенсивностью - см. ниже дальнейшее описание края/границы эллиптической формы).
[00156] Исходя из вышесказанного, хотя теоретически можно считать, что диаграмма направленности антенны простирается до бесконечности, тем не менее, из-за характера цифровой электроники, существует (или можно считать, что существует) край или граница в пределах диаграммы направленности антенны, которая (в данном случае) может рассматриваться как определяющая внешний край или границу эллиптической формы диаграммы направленности. Этот край или граница, однако, не является характеристикой самой диаграммы направленности излучения по причинам, рассмотренным выше. Скорее этот край или граница становится определенной как следствие взаимосвязи между энергией, излучаемой антенной (например, антенной RFID-считывателя), и действием радиочастотной метки, которая обменивается информацией с антенной (RFID-считывателя). Более конкретно, указанный край или граница в диаграмме направленности антенны (RFID-считывателя) принимает свою форму (то есть форму поверхности эллипса, например, как показано на фигурах в данном случае), и она определяется местоположением точек в трехмерном пространстве, в которых плотность энергии, излучаемой антенной (RFID-считывателя), становится достаточно большой для связи с радиочастотной меткой, которая находится в пределах диаграммы направленности антенны (RFID-считывателя). Это может быть просто объяснено со ссылкой на так называемые пассивные радиочастотные метки, хотя следует ясно понимать, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается использованием только пассивных радиочастотных меток (т.е. изобретение также может использоваться с так называемыми активными радиочастотными метками и любыми другими радиочастотными метками). Пассивная радиочастотная метка - это радиочастотная метка, которая не содержит собственную батарею или другой источник питания. Вместо этого сама пассивная радиочастотная метка (то есть антенна метки, а также все управляющие электронные устройства метки) питается энергией, излучаемой антенной RFID-считывателя. Теперь, в связи с характером цифровых электронных устройств, всегда будет иметься определенное минимальное количество энергии, которое требуется для работы сданной пассивной радиочастотной меткой (например, чтобы она могла включаться и передавать сигнал, используя собственную антенну, обратно к антенне RFID-считывателя и т.п.). Однако, естественно, величина мощности, которая требуется для работы различных пассивных радиочастотных меток, может отличаться (следует заметить, что величина мощности, которая требуется пассивной радиочастотной метке для включения и работы, часто описывается как чувствительность метки). Соответственно, для некоторых пассивных радиочастотных меток с более низкой чувствительностью может потребоваться больше энергии, прежде чем они смогут включаться и работать и т.п., и поэтому может понадобиться их приближение к антенне RFID-считывателя (где плотность энергии, излучаемой антенной, больше), чтобы работать и поддерживать связь с антенной RFID-считывателя. С другой стороны, для других пассивных радиочастотных меток с более высокой чувствительностью может потребоваться меньше энергии для включения и работы, и, следовательно, они могут включаться и работать на большем расстоянии от антенны RFID-считывателя. Дело в том, что в результате этого вышеупомянутый край или граница в пределах диаграммы направленности (то есть форма поверхности эллипса диаграммы направленности, в данном случае, в трехмерном пространстве), определяемая геометрическим местом точек, в которых плотность энергии, излучаемой антенной, становится достаточно большой, чтобы обеспечить связь радиочастотной метки с антенной RFID-считывателя, фактически не является фиксированной. Скорее, ее местоположение (то есть, дальность нахождения от антенны этого края или границы), при условии, что количество энергии, излучаемой антенной, остается неизменным/установленным, зависит от чувствительности радиочастотной метки. Таким образом, в контексте настоящего изобретения «размер» эллипса диаграммы направленности антенны (т.е. насколько «большим» является эллипс относительно размера антенны), при условии, что выходная мощность антенны RFID-считывателя установлена, будет больше для более чувствительных меток и меньше для менее чувствительных меток.
[00157] Однако еще один момент, который необходимо отметить, заключается в том, что при осуществлении настоящего изобретения радиочастотные метки, используемые на номерных знаках транспортных средств (независимо оттого, являются ли они пассивными радиочастотными метками или какой-либо другой формой метки), должны иметь чувствительность, достаточную для того, чтобы «требуемая зона считывания» (внутри которой RFID-считыватель должен быть в состоянии связываться с установленной на транспортном средстве радиочастотной меткой, если метка транспортного средства находится в указанной области), размер и форма которой описаны выше со ссылкой на ФИГ. 1 и ФИГ. 5, и т.п., находилась в пределах эллипса диаграммы направленности антенны. Иначе говоря, выходная мощность антенны RFID-считывателя должна быть такой, чтобы, в сочетании с чувствительностью радиочастотных меток на номерных знаках транспортного средства, также была такой, чтобы никакая часть требуемой зоны считывания, описанной выше, не находилась за краем или границей эллипса диаграммы направленности антенны.
[00158] В настоящем описании и формуле изобретения (если это имеет место) слово «содержащий» и его производные, включая «содержит» и «содержат», включают каждое из указанных целых чисел, но не исключает включения одного или нескольких дополнительных целых чисел.
[00159] Ссылки во всем настоящем описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в данном описании не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одной или нескольких комбинациях.
[00160] В соответствии с законом, изобретение было описано на языке, более или менее специфическом для конструктивных или методических особенностей. Следует понимать, что изобретение не ограничивается конкретными признаками, показанными или описанными, поскольку описанные в настоящем документе средства включают в себя предпочтительные формы реализации изобретения. Таким образом, изобретение заявлено в любой из его форм или модификаций в пределах соответствующего объема прилагаемой формулы изобретения (если это имеет место), надлежащим образом интерпретируемой специалистами в данной области техники.