道路設施評估系統和方法

道路設施評估系統和方法
【專利摘要】本發明提供了道路設施評估系統，所述道路設施評估系統收集關于位于各個地理位置處的多個道路設施的信息。
【專利說明】道路設施評估系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及道路設施評估系統，該系統收集關于位于各個地理位置處的多個道路設施的信息。
【背景技術】
[0002]通常，組織機構負責監控和維護位于不同地理位置的多種道路設施。這類道路設施的一個例子為保持道路安全和交通順暢所必需的數以百萬計的道路標志和結構，這對負責安裝和維護那些標志和結構的人員(例如，運輸部人員)來說是一項特定的后勤挑戰。必須將標志和結構正確安裝在必要的位置并且必須維護那些標志和結構的庫存以供日后參考。此外，必須定期檢查并且在必要時維修或維護該標志和結構，例如修理或更換。
[0003]通常定期派遣現場工人檢測已安裝的標志。現場工人必須首先確定必須對所有已安裝標志的哪個子集進行檢測。接著，現場工人必須定位需要檢測的大量標志，評估那些標志的狀況，并且記錄是否有必要進行維護。通常在有必要進行維護時，現場工人會在檢測的同時進行必要的修理或更換，并且記錄這種維護工作。進行這種維護時，也期望現場工人可以獲得每個標志的相關信息，例如安裝日期和過去的維護。相似地，為了制定召回或更換的時間表，也期望在中心辦公室(例如運輸部)處可以獲得已安裝的標志的相關信息。針對現場工人計劃適當的檢測路線、評價標志、評估標志的庫存以及記錄必要的修理工作或已進行的修理工作可能是低效的過程，其中在紙上作業和標志位置方面很有可能出錯。
[0004]PCT 專利公開 W096/35196 “Automated Sign Inventory System”(自動化標志庫存系統)(Bantli等人)公開了用于使道路標志和結構的維護和庫存自動化的系統的實施例。在本公開中，系統從GPS衛星或從地理信息系統接收關于道路設施的位置數據。
[0005]美國國防部(UnitedStates Department of Defense)在地球軌道中部署了二十四顆或更多顆衛星的衛星群作為全球定位系統(GPS)的中心組件。GPS是熟知的并且具有許多國防和民用用途。通過部署的衛星，配有適當GPS接收器的任何用戶在地球上任何地方都可將其位置確定到15至100米以及甚至3至5米或I至3米的范圍內。例如，低成本GPS接收器在地球上任何地方都可將其位置確定到15至100米的范圍內，而較為昂貴的GPS接收器通常可將其位置確定到小于I米的范圍內。GPS接收器接收從衛星以及從信號傳播的高頻信號，并且可計算其位置。

【發明內容】

[0006]本發明的一個方面提供了道路設施評估系統。在該方面，道路設施評估系統包括:多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處；用于提供與所述多個道路設施地理位置有關的信息的地理信息系統數據庫；車載全球定位系統設備；攝像機；指向控制器，其中攝像機附接至指向控制器；和計算機，其中計算機接收來自地理信息系統數據庫和全球定位系統設備的信息以將指向控制器導向要將攝像機指向的位置。本發明的另一個方面提供了可供選擇的道路設施評估系統。在該方面，道路設施評估系統包括:多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處；用于提供與所述多個道路設施地理位置有關的信息的地理信息系統數據庫；車載全球定位系統設備；多部攝像機，所述多部攝像機位于不同位點；和計算機，其中計算機接收來自地理信息系統數據庫和全球定位系統設備的信息并且從多部攝像機中選擇攝像機。
[0007]在上述道路設施評估系統的一個實施例中，指向從多個道路設施中選擇的道路設施的攝像機記錄選擇的道路設施的至少一幅圖像。在另一個實施例中，系統還包括回射性測量裝置。在又一個實施例中，所述多個道路設施包括道路標志或道路結構。在另一個實施例中，系統還包括用戶界面以允許用戶讀取關于道路設施的信息和輸入關于道路設施的信息。在另一個實施例中，系統收集關于道路設施的評估信息，并且其中評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。在又一個實施例中，系統還包括具有可控天線的射頻識別(“RFID”)讀出器，其中每個道路設施包括射頻響應元件，并且其中計算機沿著從多個道路設施中選擇的道路設施的方向操控RFID天線，以讀取來自選擇的道路設施的射頻響應元件的信息。在另一個實施例中，系統還包括用于存儲由道路設施評估系統搜集的與多個道路設施關于的所有信息的數據庫。在又一個實施例中，計算機計算車輛的優化位置，以用于攝像機拍攝所選擇的道路設施的圖像，并且將車輛駕駛員的方向傳送至該優化位置。
[0008]本發明的又一個方面提供了可供選擇的道路設施評估系統。在該方面，道路設施評估系統包括:多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處，其中每個道路設施包括射頻響應元件；地理信息系統數據庫，所述地理信息系統數據庫用于提供與所述多個道路設施的地理位置有關的信息以及每個道路設施的單個射頻響應元件信息；具有可控天線的射頻識別(“RFID”)讀出器；和計算機，其中計算機接收來自地理信息系統數據庫和全球定位系統設備的信息并且沿著從多個道路設施中選擇的道路設施的方向操控RFID天線，以讀取來自選擇的道路設施的射頻響應元件的信息。
[0009]在上述道路設施評估系統的一個實施例中，選擇的射頻響應元件具有天線特性信息，并且天線特性包括在地理信息系統數據庫中。在另一個實施例中，優化可控天線以根據其天線特性信息讀取選擇的射頻響應元件。在又一個實施例中，系統還包括指向控制器和附接至第二指向控制器的攝像機；并且其中計算機將指向控制器導向要將攝像機指向的位置。在另一個實施例中，指向選擇的道路設施的攝像機記錄選擇的道路設施的至少一幅圖像。在又一個實施例中，系統還包括回射性測量裝置。在另一個實施例中，多個道路設施包括道路標志或道路結構。在又一個實施例中，系統還包括用戶界面，以允許用戶讀取信息。在另一個實施例中，系統收集關于道路設施的評估信息，并且其中評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。在又一個實施例中，系統還包括用于存儲由道路設施評估系統搜集的與多個道路設施有關的所有信息的數據庫。在另一個實施例中，計算機計算車輛的優化位置，以用于RFID天線讀取選擇的道路設施的射頻響應元件，并且將方向傳送至該優化位置。
[0010]本發明的另一個方面提供了評估道路設施的方法。在該方面，所述方法包括:提供地理信息系統數據庫，以用于提供與位于各個地理位置處的多個道路設施和所述多個道路設施的地理位置有關的信息；提供攝像機以拍攝所選擇的道路設施的圖像；提供全球定位系統設備；根據來自地理信息系統數據庫和來自全球定位系統的關于所選擇的道路設施的信息，定位攝像機；以及拍攝所選擇的道路設施的圖像。[0011]在上述方法的一個實施例中，該方法還包括以下步驟:測量選擇的道路設施的回射性。在另一個實施例中，多個道路設施包括道路標志或道路結構。在又一個實施例中，所述方法還包括以下步驟:收集關于選擇的道路設施的評估信息，其中評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。在又一個實施例中，所述方法還包括以下步驟:還提供具有可控天線的射頻識別(“RFID”)讀出器，其中每個道路設施包括射頻響應元件；沿著從多個道路設施中選擇的道路設施的方向操控RFID天線，以讀取來自選擇的道路設施的射頻響應元件的信息。在另一個實施例中，所述方法還包括以下步驟:計算車輛的優化位置以便于攝像機拍攝所選擇的道路設施的圖像；以及將車輛駕駛員的方向傳送到該優化位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]將結合附圖進一步說明本發明，其中在全部若干視圖中的類似結構都由類似數字指代，并且其中:
[0013]圖1示出典型的道路場景；
[0014]圖2示出現有技術回射性測量裝置；
[0015]圖3示出本發明的道路設施評估系統的部分的一個實施例；
[0016]圖4示出本發明的道路設施評估系統的通用組件的一個實施例；
[0017]圖5示出包括至少一部攝像機的本發明道路設施評估系統的一個實施例的框圖；
[0018]圖6示出與典型道路場景交互的圖5的道路設施評估系統的一個實施例的俯視圖；
[0019]圖7示出與典型道路場景交互的圖5的道路設施評估系統的另一個實施例的俯視圖；
[0020]圖8示出與典型道路場景交互的圖9的道路設施評估系統的又一個實施例的俯視圖；并且
[0021]圖9示出包括RFID讀出器的本發明道路設施評估系統的一個實施例的框圖。【具體實施方式】
[0022]多年來，人們對道路安全的安全性擔憂日益加劇，因為更多老齡化的駕駛員、車輛前照燈性能的改變、各式各樣的車輛尺寸、道路上增加的車輛數目以及傳遞給駕駛員的信息量的增加使得駕駛環境發生了改變。美國運輸部下屬的聯邦公路管理局(U.S.HighwayDepartment of Transportation, Federal Highway Administration)的——項報告指出，盡管所有行駛的約四分之一發生在夜間，但所有死亡的二分之一發生在那些時段內。報告繼續聲明，熟知的是黑暗會減少駕駛員可用的視覺提示，并且交通控制設備(例如交通標志)在夜間更難看到。根據美國人口調查局(U.S.Census Bureau)的一項報告，至Li2020年,5000多萬駕駛員(約五分之一的駕駛員)將超過65歲。這些駕駛員中的近一半將超過75歲。由于老齡化，自然出現視力減弱、炫光敏感度增加和反應時間減慢。美國運輸部下屬的聯邦公路管理局(U.S.Highway Department of Transportation, FederalHi ghway Admini strat ion)建議采用更易看到和讀取的標志來幫助年長駕駛員保持他們的移動自由、保持獨立以及降低他們被卷入交通碰撞事故中的可能性。美國運輸部下屬的聯邦公路管理局(U.S.Highway Department of Transportation, Federal HighwayAdministration)的一項研究指出，有若干機動車輛型號不提供朝向已安裝標志的足夠照明。由于小卡車和SUV的銷量增加，存在大量具有不同觀察角度的各式各樣車輛。觀察角度會影響駕駛員查看和讀取道路標志的能力。影響駕駛員注意力的其他因素包括道路和公路系統上的車輛數目的穩定增長，在各個駕駛員沿著道路行駛時，他或她將接收來自許多源的更多信息。
[0023]為了增加道路標志和其他道路設施對駕駛員的可見度，大多數標志采用了回射性片材，該片材朝其光源反射入射光，從而在夜間得到提高的可見度。這類回射性片材的一些例子可以 3M? Diamond Grade DG3 (DG Cubed) Reflective Sheeting Series4000(3M? 鉆石級 DG3 (DG 立方)反光膜系列 4000)和 3M? Engineer Grade ReflectiveSheeting Series3270 (3M?工程級反光膜系列3270)從設在美國明尼蘇達州圣保羅(St.Paul, Minnesota)的 3M 公司(3M Company)商購獲得。
[0024]圖1示出了典型道路場景，包括各種可包括回射性材料的道路設施。例如，這類道路設施包括標志2、防護欄6和燈桿8，所有這些都安裝在道路4旁邊。安裝在立交橋或橋梁上的架空標志10也可包括回射性材料。然而，本發明的道路設施評估系統不限于道路標志和運輸系統，而是可以用于與運輸或道路無關的任何類型的道路設施。
[0025]盡管將交通標志設置在關鍵的位置，并且通過使用回射性片材增加了標志的夜間可見度，但仍有必要將標志保持正確設置并且使其至少具有最小回射性。作為解決這一問題的一種手段，美國運輸部下屬的聯邦公路管理局(U.S.Highway Department ofTransportation, Federal Highway Administration)通過了聯邦政府規定的標志最小回射性標準，這些標準需要國家和地方機構評估其道路上的標志并且制定更換計劃。具體地講，街道、公路、自行車道和人行橫道上使用的標志和物體標記需要某些回射性測量以維護夜間可見度。因此，這些聯邦政府規定的標準需要每個州或地方機構評估在其管轄權內具有回射性材料的每個道路設施。同時，將優選評估每個道路設施的其他特性以確定是否需要將其更換，例如該道路設施是否已被損壞或撞倒，從而不再可見。傳統上，一直是手動搜集該信息，需要州或地方人員駕車前往每個道路設施的位置、停放他們的車輛并且下車來進行某些回射性測量，如圖2所示，以及記錄他們關于道路設施的觀察結果。圖2示出用戶手持回射性測量裝置12對著停止標志，以測量標志2的當前回射性。如果測量的回射性不滿足聯邦政府規定的標準，則需要在特定時間范圍內更換標志。手持式回射性測量裝置的一個例子可以Model922Handheld Sign Retroreflectometer (922型手持式標志回射測量儀)從路德維斯塔公司(RoadVista)商購獲得。
[0026]本發明的道路設施評估系統提供了用于搜集關于道路設施集合(具體地講，位于不同地理位置的多個道路設施)的信息的自動并且具有成本效益的方法。可在現場分析這類評估信息或將其存儲在數據庫中，以用于后處理。例如，道路設施評估系統可收集信息并且分析道路設施的存在或不存在、其當前狀況(例如其是否位于正確位置或其是否正確取向)、其是否需要維護(例如其是否彎曲或損壞)和/或其是否滿足某些需求(例如回射性需求)等等。這些道路設施可包括道路標志、防護欄或者位于包含本發明的道路設施評估系統的移動設備可觸及的區域中的其他道路設施或物體。本發明的道路設施評估系統有效地定位選擇的道路設施并且搜集關于選擇的道路設施的信息，其中僅需用戶手動付出最少努力，從而節約時間和費用。此外，本發明的道路設施評估系統計算并且提供用于行進至不同道路設施位置的優化路線，以評估每個道路設施的狀況。在一個實施例中，本發明旨在協助運輸部人員在現場布置標志、評估其位置以及必要時對其進行修理或更換的工作中進行工作規劃、做記錄和數據輸入。該系統導致相對于標牌的安裝和維護工作效率增加，從而可提高運輸系統的整體安全性。然而，如上所述，該系統不限于道路標志和運輸系統，并且可用于安裝在道路邊側或位于配有本發明的道路設施評估系統的移動設備可觸及的區域中的任何數量的道路設施，如下文更詳細所述。
[0027]圖3示出移動裝置的一個實施例，在這種情況下移動裝置為車輛24，其包括本發明的道路設施評估系統。根據其所需內容，該道路設施評估系統可包括單一可控攝像機14或指向不同方向的多部攝像機14、射頻識別(“RFID”)讀出器18和/或回射性測量裝置
20。在一個實施例中，攝像機14、RFID讀出器18和回射性測量裝置20安裝在車輛的外部，在這種情況下位于車頂上，然而并非一定要這樣做。或者，攝像機14、RFID讀出器18或回射性測量裝置20中的一者或多者可定位在車輛24的內部內。攝像機14被設計成拍攝預期道路設施的記錄圖像，如結合圖6-8更詳細所述。這類攝像機14可包括遠攝鏡頭，其有助于對預期道路設施放大。合適攝像機的一個例子可以Pantera?6M Area Scan Camera(Pantera?6M 區域掃描攝像機)或 Genie?Model C1600Area Scan Camera (Genie?C1600 型區域掃描攝像機)從位于馬薩諸塞州比爾里卡(Billerica, Massachusetts)的泰來達因達爾薩公司(Teledyne Dalsa)商購獲得。
[0028]RFID讀出器18讀取和/或寫入位于道路設施之上或之內的有關射頻響應元件的信息。合適的RFID讀出器18的一個例子可以Model Infinity510 (Infinity510型)從攝閱特?公司(Sirit?)商購獲得。回射性測量裝置20用于對道路設施(例如，道路標志2的片材)進行回射性測量。合適的回射性測量裝置20的一個例子可以RetiOsignGR3Retroreflectometer (Retrosign GR3回射測量儀)從位于丹麥(Denmark)的德爾塔光及光學器件公司(Delta Light and Optics)商購獲得。
[0029]車輛24配備有多種電子器件，以用于與標志2和其他道路結構3通信以及用于與全球定位衛星系統28、地理信息系統(“GIS”)30和中心辦公信息系統34通信，以及用于處理和管理從系統的不同組件和系統的操作員接收到的信息。在一個實施例中，車輛24和標志2及結構3之間的通信為雙向通信，而在另一個實施例中，從標志2及結構3到車輛24的通信為單向通信。
[0030]對于所提到電子器件的一個實施例，車輛24優選地包括用于與全球定位衛星系統28交互的車載全球定位設備26。車載全球定位設備26從GPS衛星接收GPS信號并且對信號進行處理，以確定有關車輛的各種導航數據，例如車輛的地理位置、行駛方向和速度。車載全球定位設備的一個合適的例子以GPS開拓者ProXRT (GPS Pathfinder ProXRT)接收器由位于加利福尼亞州森尼韋爾(Sunnyvale, California)的天寶公司(Trimble)提供。
[0031]此外，車輛優選包括計算機(未示出)以用于從地理信息系統和車載全球定位系統設備接收信息。一臺合適的計算機為ViewSonic PC minil32’s Intel?Atom?330 (優派PC迷你132系列英特爾?凌動?330)雙核處理器和英偉達?翼揚?(nVIDIATM10NTM)芯片組。GPS模塊從GPS衛星接收信號并且對信號進行處理，以確定有關車輛的各種導航數據，例如車輛的位置、行駛方向和速度。計算機可隨后關聯車輛位置并且將其與存儲在地理信息系統數據庫30中的有關標志位置的信息進行比較。GIS系統提供關于一批道路設施的信息，所述道路設施例如標志2或道路結構3，以及其各自的地理位置。中心辦公信息系統的辦公室可設在(例如)城市中。中心辦公信息系統存儲與城市的道路設施有關的信息并且提供需要在給定時間范圍內進行評估的道路設施的列表。中心辦公信息系統還可存儲道路設施的位置、其上次維修的時間、將道路設施安裝在其當前位置的安裝者和安裝時間、過去的回射性測量以及上次評估道路設施時收集的日期和任何其他數據。系統I還優選包括通信模塊，以用于促進中心辦公信息系統與移動車輛24之間的通信。
[0032]在一個實施例中，標志2和結構3配有射頻響應元件，該元件提供了一種便于道路設施使用射頻識別(“RFID”)能將信息以電磁方式傳遞給RFID讀出器18的方法，如下文更詳細地述。
[0033]圖5示出了本發明的道路設施評估系統的一個實施例的框圖，該系統包括至少一部攝像機14或其他類型的圖像采集系統。攝像機14記錄預期道路設施的圖像。圖9示出了本發明的道路設施評估系統的另一個實施例的框圖，該系統與圖5中示出的系統相同，不同的是其包括RFID讀出器。圖5和9中的框圖示出了道路設施評估系統的單獨實施例的不同部分，如下文更詳細所述。
[0034]在圖5和9示出的實施例中，用戶首先確定應當評估的道路設施的列表。例如，運輸部工人被委派的任務是駕車經過多個預定標志，例如選擇的數目的道路上的所有標志，以確定其物理狀況、取向、其是否位于正確位置和/或測量其回射性。中心數據庫設在中心辦公信息系統34中并且其中存儲有與每個道路設施有關的信息，包括其位置和每個道路設施在庫存中的識別碼或序列號。在離開中心辦公室之前，生成道路設施的列表。隨后可通過上文提到的系統通信模塊將來自中心數據庫的這類信息傳遞給車內設備。或者，可在可轉換存儲器中將這類信息傳送到車輛的計算機，例如以記憶棒的形式。對于每個道路設施，可收集并存儲兩種類型的信息，永久屬性和可變屬性。永久屬性為相對于道路設施不應發生改變的屬性，從而可在制造過程中編寫與此有關的信息的程序。例如，如果道路設施為標志2或道路結構3，則永久屬性可包括標志或結構的序列號、制備標志的地點和時間以及標志的類型，例如停止標志。可變屬性為可發生改變的、在制備時不可知的或在安裝地點收集的那些屬性。在道路設施為標志2或道路結構3的情況下，可變屬性信息可包括負責維護標志的當局、標志或結構的位置、安裝日期，并且標志的狀態可編程到存儲器中。此外，在進行任何修理之后，可更新存儲在中心辦公信息中的維護記錄，從而提供相對于標志或結構的修理歷史記錄，以用于現場工人將來進行維護。
[0035]中心辦公信息系統編制要勘測的道路設施的列表，并且在優選的實施例中，從地理信息系統30獲取多個道路設施中的每一個的地理位置。隨后將道路設施及其各自位置的列表發送至計算機32，該計算機優選地位于車輛24上。計算機還接收來自全球定位系統或其他慣性導航系統的輸入。具體地講，車載全球定位系統設備26確定車輛24的位置。計算機隨后確定至少一條優化線路，以供用戶駕駛車輛從其當前位置前往列表上的所有道路設施處，直至對列表中的所有道路設施都完成了評估。或者，計算機可首先確定車輛的當前位置，然后辨識距車輛的當前位置特定里程范圍(例如75英里)內的所有道路設施，并且隨后提供到要評估的道路設施列表的子集的優化線路。
[0036]現在參見圖6和7，在確定路線之后，駕駛員沿著由車載計算機提供的方向，優選地通過用戶界面到其第一目的地，即某特定道路設施所在的位置。車載計算機通過其用戶界面計算相對于目標標志的列表中下一個標志的相對車輛位置。在一個實施例中，用戶界面可連續地傳送車輛相對于其列表上的下一道路設施的位置。車載GPS設備可在接近標志時通過圖形顯示或聽覺信號或這兩者來提示工人。當車輛接近道路設施時，在這種情況下為標志2，計算機會操作指向控制器38。計算機會計算車輛的優化位置，以用于攝像機記錄選擇的道路設施的圖像。在一個實施例中，指向控制器38控制單一攝像機14所指向的方向。由于計算機具有來自車載GPS系統的用于當前車輛位置的輸入，因此其可將指向控制器38導向選擇的道路設施2，如圖6所示。到達預定位置時，控制器38使得攝像機14或本領域已知的其他圖像采集系統記錄選擇的道路設施的一幅或多幅圖像，或至少記錄選擇的道路設施本應所處位置的圖像(如下文更詳細所述)。任選地，在到達預定位置時，另一個控制器也可使得回射性測量裝置12對標志的回射性進行測量。或者，一個控制器可控制攝像機14和回射性測量裝置12這兩者。隨后可將信息(例如記錄的圖像、圖像日期和任選回射性測量結果)存儲在數據記錄系統40中。數據記錄系統40可記錄在拍攝圖像時來自GPS系統28的車輛位置。最終，在系統的一些實施例中，地理信息數據庫30通過中心辦公信息系統34提供與道路設施有關聯的數據，例如上文所述的永久屬性和可變屬性。隨后可存儲所有勘測數據，以供將來后處理時作為勘測記錄。
[0037]計算機可包括軟件，該軟件無需指向控制器便可操作攝像機，并且基于接收到的有關車輛當前位置和所搜尋的道路設施位置的信息來依據高度和角度兩者計算攝像機要指向的方向。
[0038]攝像機14可任選地包括遠攝鏡頭，以用于對所需道路設施進行放大。當車輛接近預定位置時，指向控制器38控制遠攝鏡頭，以優化所拍攝的道路設施的圖像。或者，攝像機可包括回射性測量裝置，而不是具有單獨的裝置20。
[0039]系統I在其沿著提供的路線行進至每個位置時收集關于在其指定列表上的每個道路設施的信息，通常稱為評估信息。例如，道路設施評估系統I可收集關于道路設施存在或不存在的信息，有時稱為“庫存信息”。如果系統要尋找的道路設施存在，則舉例來說，系統I會記錄停止標志2當前位于亨廷頓街(Huntington Street)和伊克塞爾希爾街(Excelsior Street)東北角的其指定位置,如數據庫所反映。攝像機14拍攝的記錄的圖像提供證據表明標志2確實位于其記錄的位置。相反，如果記錄的圖像不顯示所搜尋的道路設施2，則系統可自動地或由用戶手動地記錄所搜尋的道路設施在其指定位置處不存在。又如，記錄的圖像可顯示標志的當前狀況為被撞倒，這是由于早先的一次雪犁事故所造成，或顯示標志上有噴漆涂鴉。此后，在后處理中，系統可記錄標志2需要進行維護，因為其被撞倒或被涂鴉。用戶還可通過用戶界面輸入其觀察結果，表明觀察到涂鴉或標志被撞倒并且不再適當可見。再如，標志2的記錄的回射性測量結果可能無法滿足某些最低需求，并且自動地將標志標示為需要維修。或者，在后處理中，系統I將記錄該特定標志2需要維修其回射性功能，例如可能是新的回射性片材。系統I可記錄其他附帶標志評價信息，例如樹木或灌木阻擋標志可視性、標志有槍擊穿透、存在錯誤標志、保險桿貼紙貼在標志上等，其全部可由用戶通過用戶界面手動輸入，如下文更詳細所述。可將由系統I收集的所有評估信息記錄在中心數據庫中。例如，可對由系統I收集的所有回射性測量結果進行處理、分析并且輸入數據庫中，或存儲在中心辦公信息系統中。分析之后，中心辦公室(例如運輸部)可編制該縣內的所有標志或其他結構的報告，其由于(例如)被評估標志無法滿足最低回射性需求而需要新的回射性片材。
[0040]圖9示出具有射頻識別(“RFID”)響應元件的道路設施可用的道路設施評估系統的實施例。為了提高利用當前系統I定位道路設施的效率，道路設施可各自包括與之相關的射頻響應元件。在一個實施例中，射頻響應元件通常包括集成電路和RFID天線。集成電路提供主要的識別功能。它包括軟件和電路，以永久性地存儲標簽識別和其他所需信息，解釋并且處理從RFID讀出器12接收到的指令，并且響應對RFID讀出器12的信息的請求。任選地，與僅僅讀取信息(只讀)相反，集成電路可提供對存儲在其存儲器(讀/寫)中的信息的更新。除了別的以外，適用于射頻響應元件中的集成電路還包括可得自德州儀器公司(Texas Instruments)(在其TIRIS或TAG-1T產品線中)以及恩智浦半導體公司(NXP)(在其1-CODE、MIFARE和HITAG產品線中)的那些。
[0041]天線的幾何形狀和特性取決于射頻響應元件的所需工作頻率。例如，頻率為915MHz或2.45GHz的射頻響應元件將通常包括偶極子天線,例如線性偶極子天線或折疊的偶極子天線。頻率為13.56MHz (或類似)的射頻響應元件將使用螺線或線圈天線。然而，其他天線設計是本領域的技術人員已知的。在任一種情況下，天線都截取RFID讀出器或查詢源輻射的射頻能。該信號能將動力和指令均傳送至標簽。天線可使RF響應元件吸收足以向集成電路提供動力的能量，從而提供待檢測的響應。因此，天線的特性必須與其結合到的系統I中的RFID讀出器相匹配。這些特性通常稱為天線特性信息，并且這類信息優選存儲在地理信息系統數據庫30中。天線特性信息可包括天線類型、天線的偏振態，例如天線是具有線性還是圓形偏振。如果RFID讀出器12無法基于射頻響應元件的預期天線特性信息而成功讀取道路設施上的射頻響應元件，則道路設施不存在，或可能道路設施已被損壞或被撞倒，以使得射頻響應元件呈現出相對于讀出器的不同取向，從而導致讀出器的天線和與道路設施相關的RFID元件的天線不處于用于讀取的最佳取向。其他天線特性信息可包括射頻響應元件在道路設施(例如，標志)上所處的位置。當計算機將可控天線導向射頻響應元件的預期方向時，這類信息是有益的。例如，射頻響應元件可安裝在標志的背面或標志的下方。在一個優選的實施例中，選擇RFID讀出器18，以便優化可控天線，以成功讀取附接至道路設施的大多數射頻響應元件。
[0042]RFID讀出器18的可控RFID天線可包括不同實施例。在一個實施例中，可控RFID天線包括機械驅動的伺服高增益天線。在另一個實施例中，可控RFID讀出器包括具有移相器的電子操縱陣列。在又一個實施例中，可控RFID讀出器包括可同時激發的多個固定光束。在另一個實施例中，可控RFID讀出器包括指向不同方向的多個天線，與圖6中示出的多部攝像機類似，并且包括控制器，以用于選擇所述多個天線中的一者，以讀取射頻響應元件。一種合適的市售RFID讀出器為攝閱特公司的Infinity510型(Sirit? ModelInfinity510)。一種合適的市售RFID天線為思佳公司的TY-900型(Scala Model TY-900)。
[0043]有若干與將RFID功能內置到系統I中的方法相關的好處。RFID會證實，由系統評估的道路設施實際上是在地理信息系統數據庫中記錄的道路設施。實質上，這是反復核對數據庫已經存儲了關于道路設施中的每一個的正確信息。利用RFID，由于與道路設施上的射頻響應元件相關聯的獨特序列號，所以肯定能對道路設施進行精確識別。遺憾的是，道路設施可能被移動或丟失，并且通過不讀取或正確定位所搜尋的精確射頻識別元件，系統可確認這類道路設施丟失。此外，由于系統提供關于單個射頻響應元件的取向信息，如果道路設施未被正確取向，例如如果它被撞翻在一邊，則射頻響應元件的天線將同樣還不會正確取向，從而導致可能出現誤讀或無法讀取的情形。在后處理中，可隨后標記該道路設施，以用于維護。由于RFID天線是可控的，因此可沿著它期望射頻響應元件相對于道路設施位置所處的方向來操縱天線，并且如果成功讀取，則系統將記錄道路設施是存在的。同樣，不成功的讀取將表明道路設施或其射頻響應元件需要維修。
[0044]在一個實施例中，射頻響應元件可安裝在標志2附近的單獨支承體上或更優選地安裝在支承標志2或結構3的基礎設施上。然而，在更優選的實施例中，射頻響應元件與標志2或結構3 —體化，以便能夠使用現有的基礎設施來支承電子道路標志，以及提供易于安裝、降低成本、出于安全考慮避免進行篡改等。此外，如果射頻響應元件在制造過程中與標志2 —體化，則其會降低在現場編程的錯誤的概率。安裝射頻響應元件或將射頻響應元件一體化到道路設施(例如，標志2或結構3)中的例子在PCT專利公開N0.W096/35196 “Automated Sign Inventory System”(自動化標志庫存系統)(Bantli 等人)中有所公開，該公開據此以引用方式并入本文。
[0045]可用于具有射頻響應元件的標志的回射性片材的一個例子在公布于1986年5月13日的共同轉讓給Hoopman的美國專利N0.4，588，258中有所描述。由于立體角回射性片材利用介電材料，因此其可用作標志的回射性片材，因為其可布置在射頻響應元件的前面而不會抑制其無線電信號的傳輸。
[0046]另一種形式的合適的射頻響應元件在PCT專利公開W02010/080778 “RFIDPackaging and Attachment Methods and Devices (RFID 包裝和附連方法以及設備)(Banerjee等人)中有所公開，該公開據此以引用方式并入本文。在該專利公開中，公開了啟用RFID的道路標志，其中插條或插件提供集成電路并且標志片材提供用于射頻響應元件的天線部分。射頻響應元件的這一實施例非常適用于本發明的系統1，因為射頻響應元件和標志作為一個合并裝置提供。
[0047]射頻響應元件可將與其附連到的道路設施有關的信息編程到其存儲器內。此類信息可在制造過程中射頻響應元件與道路設施一體化時進行存儲，或可在將道路設施現場置于其最終位置時進行編程。此類信息可包括永久屬性或可變屬性，如上所述。
[0048]圖9示出了本發明的道路設施評估系統的另一個實施例的框圖，該系統與圖5所示的系統相同，不同的是包括附加的RFID讀出器18。在圖9所示的實施例中，用戶首先確定應當評估的道路設施的列表。例如，可編制標志2的列表，以使得能夠勘測標志，以確定標志是否位于其正確位置，或測量標志片材的回射性，以查看其是否滿足最低需求。中心辦公信息系統34包含關于每個道路設施的信息，根據該信息生成道路設施列表，包括關于各自與特定道路設施相關的各個射頻響應元件的信息。此外，中心辦公信息系統還可提供永久屬性和可變屬性信息，如上所述。在進行任何修理之后，可更新存儲在中心辦公信息中的維護記錄，從而提供標志或結構的修理歷史記錄，以用于現場工人將來進行維護。
[0049]中心辦公信息系統34編制要評估的道路設施的列表。中心辦公信息系統34初始從地理信息系統30接收輸入，該地理信息系統30提供多個道路設施中的每一個的地理位置及其各自的射頻響應元件信息。隨后將道路設施、其各自位置以及其各自射頻響應元件信息的列表發送至計算機32。計算機還通過車載全球定位系統設備26從全球定位系統或其他慣性導航系統接收輸入，以確定車輛24的當前位置。如上所述，計算機隨后確定至少一條優化線路，以供用戶駕駛車輛從其當前位置前往列表上的所有道路設施處，直至對列表中的所有道路設施都完成了評估。或者，計算機可首先確定車輛的當前位置，并且隨后辨識距車輛的當前位置特定里程范圍(例如75英里)內的所有道路設施，并且提供到要評估的道路設施列表的子集的優化線路。
[0050]現在參見圖8，確定路線之后，駕駛員沿著由計算機提供的方向到達其特定道路設施所處的第一目的地。在車輛接近道路設施(在這種情況下為標志2)時，計算機沿著所搜尋的道路設施的預期射頻響應元件的方向操縱RFID讀出器18的天線。在由射頻響應元件的RFID讀出器18成功讀取時，系統可證明確實存在正確道路設施，并且隨后計算機可操作指向控制器38，以用攝像機14或其他圖像采集系統記錄圖像。由于計算機具有來自車載GPS系統的用于當前車輛位置的輸入，因此其可在成功讀取與選擇的道路設施2相關的射頻響應元件時將指向控制器38導向該道路設施。如前所述，系統I未配有單一攝像機或指向控制器，而是可配有指向不同方向的多部攝像機，并且計算機可在成功讀取與道路設施相關的射頻響應元件時選擇指向道路設施方向的攝像機，以記錄該道路設施的圖像。任選地，系統可在成功或不成功讀取射頻識別元件時拍攝道路設施或預期道路設施的位置的圖像。任選地，在到達預定位置時，計算機還使得回射性測量裝置12進行標志的回射性測量。圖片或圖像數據、從附接至選擇的道路設施的射頻響應元件讀取的信息以及選擇的道路設施的任選回射性測量結果隨后優選地存儲于數據記錄系統40中。當拍攝圖像時，數據記錄系統40還記錄來自GPS系統28的車輛位置。最終，勘測控制系統36提供與道路設施相關聯的數據，例如上文所述的永久屬性和可變屬性。隨后可將所有勘測數據作為與車輛不相關的記錄系統中的勘測記錄進行存儲，以用于將來處理。作為另一種選擇，在射頻響應元件被RFID讀出器成功讀取之后，可更新射頻響應元件上的信息或寫入新信息。例如，評估的日期可記錄在射頻響應元件本身上或對標志2進行當前回射性測量(如果有的話)。
[0051]系統I可包括任選用戶界面，該用戶界面允許使用系統I的人員讀取關于道路設施的信息和輸入關于道路設施的信息。用戶界面可包括用戶顯示屏，例如計算機顯示器或液晶顯示屏，以向用戶提供圖像和信息。用戶界面還可包括由運輸部人員用來請求所需信息和輸入其他指令的輸入設備，例如鍵盤或鼠標和指針。在一個實施例中，用戶顯示屏和輸入設備組合在單一裝置中，例如具有圖形用戶界面的觸摸屏。
[0052]此外，可在系統I中包括聽覺信號模塊，以在需要用戶注意的情形下，例如當接近所需標志2時，向用戶提供聽覺信號。另外，可提供可拆除的存儲器，例如軟盤或智能卡，以允許相關信息存儲在單一存儲器設備中并且在其中進行修改，該設備可在需要時插入以及在不需要時拆除并且存儲在中心辦公室處。此外，可在系統I中包括語音輸入模塊，以允許通常在駕駛車輛的用戶輸入語音指令而非手動輸入指令。另外，可在系統I中包括無線功能，以提供記錄的圖像和搜集的其他評估信息的傳輸。最終，可提供打印機端口，以允許車內系統I連接至打印機，從而得到信息的硬拷貝。
[0053]至此已參照本發明的若干實施例描述了本發明。給出上述詳細說明及實例僅為清楚地理解本發明。這些說明和實例不應被理解成對本發明進行不必要的限制。本文引用的所有專利和專利申請均以引用方式并入本文。對于本領域技術人員將顯而易見的是，在不脫離本發明的范圍的前提下，可以對所描述的實施例作出許多改變。因此，本發明的范圍不應受限于本文所述的具體細節和結構，而應受限于權利要求書的文字所描述的結構及那些結構的等同結構。
【權利要求】
1.一種道路設施評估系統，包括: 多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處； 地理信息系統數據庫，所述地理信息系統數據庫用于提供與所述多個道路設施的地理位置有關的信息； 車載全球定位系統設備； 攝像機； 指向控制器，其中所述攝像機附接至所述指向控制器；和 計算機，其中所述計算機接收來自所述地理信息系統數據庫和所述全球定位系統設備的信息，以將所述指向控制器導向要將所述攝像機指向的位置。
2.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，其中指向從所述多個道路設施中選擇的道路設施的所述攝像機記錄所述選擇的道路設施的至少一幅圖像。
3.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，還包括回射性測量裝置。
4.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，其中所述多個道路設施包括道路標志或道路結構。
5.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，還包括用戶界面，以允許用戶讀取和輸入關于所述道路設施的信息。
6.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，其中所述系統收集關于所述道路設施的評估信息，并且其中所述評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。
7.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，還包括具有可控天線的射頻識別(“RFID”)讀出器，其中每個道路設施包括射頻響應元件，并且其中所述計算機沿著從所述多個道路設施中選擇的道路設施的方向操控所述RFID天線，以讀取來自所述選擇的道路設施的所述射頻響應元件的信息。
8.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，還包括數據庫，所述數據庫用于存儲由所述道路設施評估系統搜集的與所述多個道路設施有關的所有信息。
9.根據權利要求1所述的道路設施評估系統，其中所述計算機計算所述車輛的優化位置，以用于所述攝像機拍攝所選擇的道路設施的圖像，并且將所述車輛駕駛員的方向傳送至所述優化位置。
10.一種道路設施評估系統，包括: 多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處； 地理信息系統數據庫，所述地理信息系統數據庫用于提供與所述多個道路設施的地理位置有關的信息； 車載全球定位系統設備； 多部攝像機，所述多部攝像機位于不同位點；和 計算機，其中所述計算機接收來自所述地理信息系統數據庫和所述全球定位系統設備的信息，并且從所述多部攝像機中選擇攝像機。
11.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，其中指向選擇的道路設施的所述攝像機記錄所述多個道路設施中的所述選擇的道路設施的至少一幅圖像。
12.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，還包括回射性測量裝置。
13. 根據權利要求10所述的道路設施評估系統，其中所述多個道路設施包括道路標志或道路結構。
14.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，還包括用戶界面，以允許用戶讀取關于所述道路設施的信息和輸入關于所述道路設施的信息。
15.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，其中所述系統收集關于所述道路設施的評估信息，并且其中所述評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。
16.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，還包括射頻識別(“RFID”)讀出器，所述射頻識別(“RFID”)讀出器具有可控RFID天線，其中每個道路設施包括射頻響應元件，并且其中所述計算機沿著所述多個道路設施中的選擇的道路設施的方向操控所述RFID天線，以讀取來自所述選擇的道路設施的所述射頻響應元件的信息。
17.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，還包括數據庫，所述數據庫用于存儲由所述道路設施評估系統搜集的與所述多個道路設施有關的所有信息。
18.根據權利要求10所述的道路設施評估系統，其中所述計算機計算所述車輛的優化位置，以用于所述攝像機拍攝選擇的道路設施的圖像，并且將方向傳送至所述優化位置。
19.一種道路設施評估系統，包括: 多個道路設施，所述多個道路設施位于各個地理位置處，其中每個道路設施包括射頻響應元件； 地理信息系統數據庫，所述地理信息系統數據庫用于提供與所述多個道路設施的地理位置有關的信息以及每個道路設施的單個射頻響應元件信息； 車載全球定位系統設備； 射頻識別(“RFID”)讀出器，所述`射頻識別(“RFID”)讀出器具有可控RFID天線；和 計算機，其中所述計算機接收來自所述地理信息系統數據庫和所述全球定位系統設備的信息，并且沿著所述多個道路設施中的選擇的道路設施的方向操控RFID天線，以讀取來自所述選擇的道路設施的所述射頻響應元件的信息。
20.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中選擇的射頻響應元件具有天線特性信息，并且所述天線特性包括在所述地理信息系統數據庫中。
21.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中所述可控天線被優化，以根據其天線特性信息讀取所述選擇的射頻響應元件。
22.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，還包括指向控制器和攝像機，所述攝像機附接至第二指向控制器；并且其中所述計算機將所述指向控制器導向要將所述攝像機指向的位置。
23.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中指向選擇的道路設施的所述攝像機記錄所述選擇的道路設施的至少一幅圖像。
24.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，還包括回射性測量裝置。
25.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中所述多個道路設施包括道路標志或道路結構。
26.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，還包括用戶界面，以允許用戶讀取信肩、O
27.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中所述系統收集關于所述道路設施的評估信息，并且其中所述評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。
28.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，還包括數據庫，所述數據庫用于存儲由所述道路設施評估系統搜集的與所述多個道路設施有關的所有信息。
29.根據權利要求19所述的道路設施評估系統，其中所述計算機計算所述車輛的優化位置，以用于所述RFID天線讀取選擇的道路設施的所述射頻響應元件，并且將方向傳送至所述優化位置。
30.一種評估道路設施的方法，包括: 提供地理信息系統數據庫，所述地理信息系統數據庫用于提供與位于各個地理位置處的多個道路設施和所述多個道路設施的所述地理位置有關的信息； 提供攝像機以拍攝選擇的道路設施的圖像； 提供全球定位系統設備； 根據來自所述地理信息系統數據庫和來自所述全球定位系統的關于所選擇的道路設施的信息，定位所述攝像機；以及拍攝所述選擇的道路設施的圖像。
31.根據權利要求30所述的方法，還包括以下步驟: 測量所述選擇的道路設施的回射性。
32.根據權利要求30所述的方法，其中所述多個道路設施包括道路標志或道路結構。
33.根據權利要求30 所述的方法，還包括以下步驟: 收集關于所述選擇的道路設施的評估信息，其中所述評估信息包括庫存、維護或附帶標志評價信息。
34.根據權利要求30所述的方法，還包括以下步驟: 還提供具有可控天線的射頻識別(“RFID”)讀出器，其中每個道路設施包括射頻響應元件； 沿著來自所述多個道路設施中的選擇的道路設施的方向操控所述RFID天線，以讀取來自所述選擇的道路設施的所述射頻響應元件的信息。
35.根據權利要求30所述的方法，還包括以下步驟: 計算所述車輛的所述優化位置，以用于所述攝像機拍攝選擇的道路設施的圖像；以及 將所述車輛駕駛員的方向傳送至所述優化位置。
【文檔編號】G08G1/0962GK103620659SQ201280029308
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2011年6月20日
【發明者】托馬斯·J·達林 申請人:3M創新有限公司