发明创造名称:用于使用电时域反射测量移动车辆信息的系统和方法
外观设计名称:
决定号:185510
决定日:2019-07-31
委内编号:1F270020
优先权日:2013-03-04,2013-03-15
申请(专利)号:201480011739.0
申请日:2014-03-03
复审请求人:国际道路动力有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:苗文
合议组组长:张岩
参审员:付强
国际分类号:G01G19/03
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:如果一项权利要求相对于最接近的对比文件存在区别特征,该区别特征未在其他对比文件中公开,上述对比文件也没有给出解决相应技术问题的技术启示,且目前没有证据证明该技术特征是本领域的公知常识,则该权利要求相对于上述对比文件具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201480011739.0,名称为“用于使用电时域反射测量移动车辆信息的系统和方法”的PCT发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请日为2014年03月03日,优先权日为2013年03月04日和2013年03月15日,进入中国国家阶段日为2015年09月01日,公开日为2015年12月02日,申请人为国际道路动力有限公司。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年09月13日,以本申请的权利要求第1-37项不符合专利法第22条第3款的规定为由,作出驳回决定。其中引用了如下三篇对比文件:
对比文件1:GB 2250813 A,公开日为:1992年06月17日;
对比文件2:“Time domain reflectometry as a distributed strain sensor”,Myung-Keun Yoon等,《Proceeding of SPIE》,第6932卷,公开日为:2008年12月31日;
对比文件3: US 5998741 A,公开日为:1999年12月07日。
驳回决定所依据的文本为:申请人于本申请进入中国国家阶段日2015年09月01日提交的说明书第1-217段,说明书附图图1a-1b、2-4、5a-5b、6a-6c、7a-7j,说明书摘要及摘要附图;以及于2018年05月24日提交的权利要求第1-37项。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种用于测量移动车辆信息的系统,其包括:
电传输线传感器,其被构造为响应于移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化;
电时域反射信号处理系统,其能够测量所述电传输线传感器的阻抗变化并且将所述阻抗变化转换为信号,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;和
数据处理系统,其能够从所述信号提取所述移动车辆的移动车辆信息,
其中,所述移动车辆信息包括车轮压力和车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间中的至少一个。
2. 根据权利要求1所述的系统,其中:
所述阻抗变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的系统,其中:
所述移动车辆信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的系统,其还包括:
速度测量系统,其用于测量所述车辆的速度。
5. 根据权利要求4所述的系统,其中:
所述移动车辆信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
6. 根据权利要求4和权利要求5中任一项所述的系统,其中:
所述数据处理系统被构造为根据所述移动车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定所述车轮-道路印迹长度。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的系统,其中:
所述数据处理系统被构造为根据所述车辆的速度、所述车轮压 力、所述车轮-传感器接触宽度以及所述车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
8. 根据权利要求7所述的系统,其中:
所述数据处理系统还被构造为根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
9. 根据权利要求3至8中任一项所述的系统,其中:
所述数据处理系统还被构造为确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。
10. 一种用于测量关于移动车辆的信息的装置,其包括:
电时域反射数据处理系统,其用于从反射电信号提取关于所述车辆的信息;和
电传输线传感器,其被构造为响应于所述移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应,
其中,所述信息包括车轮压力和车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括所述车轮-传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间中的至少一个。
11. 根据权利要求10所述的装置,其中:
所述阻抗变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
12. 根据权利要求10所述的装置,其还包括:
信号源,其用于沿所述电传输线传感器发射电信号;和
接收器,其用于测量由所述电传输线传感器反射的反射电信号,所述反射电信号由所述电传输线传感器的阻抗变化所引起。
13. 根据权利要求12所述的装置,其中:
所述施加负荷是所述移动车辆的至少一个车轮。
14. 根据权利要求10至13中任一项所述的装置,其中:
所述信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
15. 根据权利要求10至14中任一项所述的装置,其还包括:
速度测量系统,其用于测量所述移动车辆的速度。
16. 根据权利要求15所述的装置,其中:
所述信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
17. 根据权利要求15和权利要求16中任一项所述的装置,其中:
数据处理系统被构造为根据所述车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定所述车轮-道路印迹长度。
18. 根据利要求15至17中任一项所述的装置,其中:
所述数据处理系统被构造为根据所述车辆的速度、车轮压力、车轮-传感器接触宽度以及所述车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
19. 根据权利要求18所述的装置,其中:
所述数据处理系统还被构造为根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
20. 根据权利要求14至19中任一项所述的装置,其中:
所述数据处理系统还被构造为确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。
21. 根据权利要求10至18中任一项所述的装置,其中:
所述电信号是脉冲和一系列脉冲中的任一个。
22. 根据权利要求10所述的装置,其中:
所述电传输线传感器是受控阻抗传输线。
23. 根据权利要求22所述的装置,其中:
所述电传输线传感器是同轴电缆、双轴电缆、带状线电路或微带电路中的任一个。
24. 根据权利要求10至23中任一项所述的装置,其中:
所述传感器的阻抗变化的范围是2欧姆。
25. 根据权利要求10至24中任一项所述的装置,其中:
所述电传输线传感器位于用于放置在与所述移动车辆相关联的负荷下方的弹性材料块内。
26. 根据权利要求10至25中任一项所述的装置,其中:
所述电传输线传感器被构造为被嵌入道路内。
27. 一种用于测量移动车辆信息的方法,其包括:
使用电时域信号处理来测量在电传输线传感器由移动车辆负载时的所述电传输线传感器的阻抗的变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应,
其中,所述移动车辆信息包括车轮压力和车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括所述车轮-传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间中的至少一个。
28. 根据权利要求27所述的方法,其还包括:
将所述阻抗的变化转换为信号;和
通过处理所述信号而从所述信号提取所述移动车辆信息。
29. 根据权利要求28所述的方法,其中:
所述阻抗的变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
30. 根据权利要求28所述的方法,其中:
所述电传输线传感器的所述阻抗的变化由所述移动车辆的至少一个车轮引起。
31. 根据权利要求27至30中任一项所述的方法,其中:
所述移动车辆信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
32. 根据权利要求27至31中任一项所述的方法,其还包括:
测量所述移动车辆的速度。
33. 根据权利要求32所述的方法,其中:
所述移动车辆信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述移动车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
34. 根据权利要求32和33中任一项所述的方法,其还包括:
根据所述车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定车轮-道路印迹长度。
35. 根据权利要求32至34中任一项所述的方法,其还包括:
根据所述车辆的速度、车轮压力、车轮-传感器接触宽度以及车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
36. 根据权利要求35所述的方法,其还包括:
根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
37. 根据权利要求32至35中任一项所述的方法,其还包括:
确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。”
驳回决定认为:独立权利要求1相对于作为最接近现有技术的对比文件1的区别技术特征在于:(1)电传输线传感器,与负荷对应的为阻抗变化,电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;(2)车辆信息还包括车轮-传感器接触维度,所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间中的至少一个。区别特征(1)部分是本领域技术人员根据对比文件2给出的技术启示容易想到的,部分属于本领域的公知常识;区别特征(2)是本领域技术人员根据对比文件3给出的技术启示,对对比文件1进行改进,并结合本领域的公知常识容易想到的。因此独立权利要求1相对于对比文件1-3以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-9的附加技术特征或者被对比文件2公开,或者被对比文件3公开,或者属于本领域的公知常识,因此从属权利要求2-9也不具备创造性。独立权利要求10与对比文件1的区别技术特征与独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征相同,基于与权利要求1相同的理由,独立权利要求10相对于对比文件1-3以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求11-26的附加技术特征或者被对比文件2公开,或者被对比文件3公开,或者属于本领域的公知常识,因此从属权利要求11-26也不具备创造性。独立权利要求27与对比文件1的区别技术特征与独立权利要求1与对比文件1的区别技术特征相同,基于与权利要求1相同的理由,独立权利要求27相对于对比文件1-3以及本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求28-37的附加技术特征或者被对比文件2公开,或者被对比文件3公开,或者属于本领域的公知常识,因此从属权利要求28-37也不具备创造性。
申请人国际道路动力有限公司(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年12月28日向国家知识产权局提出了复审请求,同时提交了权利要求书的全文修改替换页,其中包括权利要求1-38项,在驳回决定针对的权利要求书的基础上,将权利要求1、10、27中的特征“其中,所述移动车辆信息包括车轮压力和车轮-传感器接触维度”修改为“其中,所述移动车辆信号包括车轮-传感器接触维度”,将特征“所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间中的至少一个”修改为“所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间”;在权利要求7、35中增加特征“所述移动车辆信息还包括车轮压力”;在权利要求18中增加特征“所述信息还包括车轮压力”;增加了权利要求1的从属权利要求10“根据权利要求1所述的系统,其中,所述信号处理系统还包括混合电路,所述混合电路用于将发射信号从包含发射信号和所述信号的复合信号中减去,从而仅得到所述信号”。在上述修改的基础上,适应性地修改相关权利要求的序号及引用关系。复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种用于测量移动车辆信息的系统,其包括:
电传输线传感器,其被构造为响应于移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化;
电时域反射信号处理系统,其能够测量所述电传输线传感器的阻抗变化并且将所述阻抗变化转换为信号,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;和
数据处理系统,其能够从所述信号提取所述移动车辆的移动车辆信息,
其中,所述移动车辆信息包括车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。
2. 根据权利要求1所述的系统,其中:
所述阻抗变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的系统,其中:
所述移动车辆信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的系统,其还包括:
速度测量系统,其用于测量所述车辆的速度。
5. 根据权利要求4所述的系统,其中:
所述移动车辆信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
6. 根据权利要求4和权利要求5中任一项所述的系统,其中:
所述数据处理系统被构造为根据所述移动车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定所述车轮-道路印迹长度。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的系统,其中:
所述移动车辆信息还包括车轮压力,所述数据处理系统被构造为 根据所述车辆的速度、所述车轮压力、所述车轮-传感器接触宽度以及所述车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
8. 根据权利要求7所述的系统,其中:
所述数据处理系统还被构造为根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
9. 根据权利要求3至8中任一项所述的系统,其中:
所述数据处理系统还被构造为确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。
10. 根据权利要求1所述的系统,其中,所述信号处理系统还包括混合电路,所述混合电路用于将发射信号从包含发射信号和所述信号的复合信号中减去,从而仅得到所述信号。
11. 一种用于测量关于移动车辆的信息的装置,其包括:
电时域反射数据处理系统,其用于从反射电信号提取关于所述车辆的信息;和
电传输线传感器,其被构造为响应于所述移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应,
其中,所述信息包括车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括所述车轮-传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。
12. 根据权利要求11所述的装置,其中:
所述阻抗变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
13. 根据权利要求11所述的装置,其还包括:
信号源,其用于沿所述电传输线传感器发射电信号;和
接收器,其用于测量由所述电传输线传感器反射的反射电信号,所述反射电信号由所述电传输线传感器的阻抗变化所引起。
14. 根据权利要求13所述的装置,其中:
所述施加负荷是所述移动车辆的至少一个车轮。
15. 根据权利要求11至14中任一项所述的装置,其中:
所述信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
16. 根据权利要求11至15中任一项所述的装置,其还包括:
速度测量系统,其用于测量所述移动车辆的速度。
17. 根据权利要求16所述的装置,其中:
所述信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
18. 根据权利要求16和权利要求17中任一项所述的装置,其中:
数据处理系统被构造为根据所述车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定所述车轮-道路印迹长度。
19. 根据利要求16至18中任一项所述的装置,其中:
所述信息还包括车轮压力,所述数据处理系统被构造为根据所述车辆的速度、车轮压力、车轮-传感器接触宽度以及所述车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
20. 根据权利要求19所述的装置,其中:
所述数据处理系统还被构造为根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
21. 根据权利要求15至20中任一项所述的装置,其中:
所述数据处理系统还被构造为确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。
22. 根据权利要求11至19中任一项所述的装置,其中:
所述电信号是脉冲和一系列脉冲中的任一个。
23. 根据权利要求11所述的装置,其中:
所述电传输线传感器是受控阻抗传输线。
24. 根据权利要求23所述的装置,其中:
所述电传输线传感器是同轴电缆、双轴电缆、带状线电路或微带电路中的任一个。
25. 根据权利要求11至24中任一项所述的装置,其中:
所述传感器的阻抗变化的范围是2欧姆。
26. 根据权利要求11至25中任一项所述的装置,其中:
所述电传输线传感器位于用于放置在与所述移动车辆相关联的负荷下方的弹性材料块内。
27. 根据权利要求11至26中任一项所述的装置,其中:
所述电传输线传感器被构造为被嵌入道路内。
28. 一种用于测量移动车辆信息的方法,其包括:
使用电时域信号处理来测量在电传输线传感器由移动车辆负载时的所述电传输线传感器的阻抗的变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应,
其中,所述移动车辆信息包括车轮-传感器接触维度,
所述车轮-传感器接触维度包括所述车轮-传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。
29. 根据权利要求28所述的方法,其还包括:
将所述阻抗的变化转换为信号;和
通过处理所述信号而从所述信号提取所述移动车辆信息。
30. 根据权利要求29所述的方法,其中:
所述阻抗的变化由所述电传输线传感器的几何形状的变化引起。
31. 根据权利要求29所述的方法,其中:
所述电传输线传感器的所述阻抗的变化由所述移动车辆的至少一个车轮引起。
32. 根据权利要求28至31中任一项所述的方法,其中:
所述移动车辆信息包括车桥检测、车辆存在检测、单轮胎检测、多轮胎检测、车轮数和车桥宽度中的至少一个。
33. 根据权利要求28至32中任一项所述的方法,其还包括:
测量所述移动车辆的速度。
34. 根据权利要求33所述的方法,其中:
所述移动车辆信息还包括车轮-道路印迹长度、各个车轮的重量、所述移动车辆的重量以及车桥间的间距中的至少一个。
35. 根据权利要求33和34中任一项所述的方法,其还包括:
根据所述车辆的速度和所述车轮-传感器接触持续时间确定车轮-道路印迹长度。
36. 根据权利要求33至35中任一项所述的方法,所述移动车辆信息还包括车轮压力,所述方法还包括:
根据所述车辆的速度、车轮压力、车轮-传感器接触宽度以及车轮-传感器接触持续时间确定所述各个车轮的重量。
37. 根据权利要求36所述的方法,其还包括:
根据所述移动车辆的所述各个车轮的重量确定所述移动车辆的重量。
38. 根据权利要求33至36中任一项所述的方法,其还包括:
确定车桥宽度、车桥间的间距和车道位置。”
复审请求人认为:对比文件1公开了由OTDR检测到的反向散射光的强度如何随光纤5的距离而变化并产生反向散射图像,微处理器访问包括重量对面积图的预定校准曲线,从而使其能够将反向散射图与总车辆重量相关,其是一种光学系统,信号处理元件用于处理ODTR和反向散射光,并没有公开本申请权利要求1的所有元素;对比文件2仅公开了正被测量单调应变和/或压力,没有任何暗示将能够承受负载循环的基于TDR的应变传感器的内容,甚至没有公开测量施加然后移除的负载,没有公开ETDR信号的处理;对比文件3公开了在轮胎在传感器上滚动时随时间对换能器或传感器输出积分,然后将积分总和乘以轮胎速度以将结果转换成重量,表明只能接受将其重量缓慢施加到传感器上的车辆,即在大空间内对隔离车辆进行低速测试,而本申请可以以高速公路速度运行;对比文件3所公开的WIM系统在换能器的宽度上从左到右提供均匀的响应,是一维传感器,仅提供压力,并在传感器上乘以时间获得重量,因此其不能提供关于压力在传感器上的位置的信息,未公开车轮传感器接触维度、车轮传感器接触宽度、车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置,因此对比文件3没有公开本申请的权利要求1;最后,由于对比文件2是电气的,对比文件1是光学的,二者不能可操作地结合;对比文件3是电气的,对比文件1是光学的,二者不能可操作地结合;对比文件2中的ETDR传感器不提供“从传感器宽度上从左到右的均匀响应”,并且积分公式也不适用于对比文件2的输出;基于上述原因,对比文件1、2、3三者也不能可操作地结合。因此,现有技术整体上没有给出将区别技术特征和对比文件1、2、3相结合而获得本申请权利要求1以解决本申请技术问题的技术启示,权利要求1具备专利法第22条第3款规定的创造性,基于相同理由,独立权利要求11、28也具备创造性。在独立权利要求具备创造性的基础上,其从属权利要求也具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年01月11日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:(1)对比文件1公开了基于OTDR原理实现车辆动态称重,对比文件2则给出了利用ETDR传感器检测应力的技术启示,本领域技术人员有动机将对比文件2公开的ETDR压力传感器替换对比文件1中的OTDR,并且当利用ETDR替换OTDR实现车辆称重后,使该传感器能够承受负载循环是本领域技术人员很容易想到的;本领域技术人员能够根据自身需求,利用对比文件2的电气检测原理替换对比文件1的光学检测原理,只需要将光学元件相应的替换为电学元件,不需要付出创造性的劳动。(2)首先,对比文件3已经公开了在对车辆进行称重时需要测量车轮的位置和轿车的宽度,本领域技术人员有动机根据自身的需求对测量维度做进一步扩展;其次,本申请所提取的车轮传感器接触的宽度、沿电传输传感器的位置以及接触持续时间均是用于计算车辆重量的,而在本领域内,通过上述三个参数计算车辆重量是公知常识,因此,本领域技术人员结合对比文件3和上述公知常识,能够很容易想到为了实现车辆的动态称重,需要获取车轮-传感器的接触维度信息,包括接触的宽度、沿电传输传感器的位置以及接触持续时间。因而坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
在复审程序中,复审请求人于2018年12月28日提交了权利要求书的全文修改替换页,经审查,其中所作的修改符合专利法第33条的规定和专利法实施细则第61条第1款的规定,因此,本复审决定针对的审查文本为:复审请求人于本申请进入中国国家阶段日2015年09月01日提交的说明书第1-217段,说明书附图图1a-1b、2-4、5a-5b、6a-6c、7a-7j,说明书摘要及摘要附图;以及于2018年12月28日提交的权利要求第1-38项。
(二)关于本申请是否符合专利法第22条第3款的规定
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质特点和进步。
如果一项权利要求相对于最接近的对比文件存在区别特征,该区别特征未在其他对比文件中公开,上述对比文件也没有给出解决相应技术问题的技术启示,且目前没有证据证明该技术特征是本领域的公知常识,则该权利要求相对于上述对比文件具备创造性。
具体到本案:
1、独立权利要求1请求保护一种用于测量移动车辆信息的系统,对比文件1公开了一种车辆的承重装置,与本申请属于相同的车辆信息测量技术领域,并具体公开了以下内容:(参见说明书第1页第1-4行、第1页第16行-第2页第3行、第3页第1-26行、第6页第1行-第8页第26行,附图1-3、4A-4B、5A-5B、6A-6B):该装置包括光学换能器,其特性随着换能器在负载下受压而变化(参见说明书第1页第1-4行);本发明的一个目的是提供一种称重装置,它具有最少的部件,因此制造便宜,并且其中只需要一个传感器来称量车辆,而不管车辆具有的车轮或车轴的数量。本发明的另一个目的是提供一种在车辆运动时可操作的称重装置(相当于权利要求1中用于测量移动车辆信息的系统),为了实现这些目的,本发明采用光学时域反射计的原理(参见说明书第1页第16行-第2页第3行)。根据本发明,一种用于车辆的称重装置包括:光学换能器,其光传输特性随着对其施加负载而变化;用于通过光学换能器传输调制光信号的光源;接收器,用于测量由光学换能器反射的光信号的强度;用于根据负载与反射光强度的校准数据计算所施加负载的大小的装置(相当于权利要求1中的数据处理系统,其能够从所述信号中提取所述移动车辆的移动车辆信息);并且其中光学换能器位于弹性材料块内,用于放置在车辆的车轮下方。无论车辆上的车轮数量如何,只需要一个光学传感器来测量车辆的重量。调制光信号可以是一系列光脉冲。光学换能器可以是光纤电缆。在这种情况下,当弹性块在负载下变形时,它会使光缆弯曲。弯曲量是施加的载荷的函数,并且表现为反射光强度的变化(参见说明书第3页第1-26行)。本发明依赖于反射光强度测量来进行操作。当要测量的车辆的每个车轮穿过压力板1时,每个车轮施加的压力导致光缆5弯曲。因此,从OTDR8沿着电缆5的芯线引导的一部分光将从弯曲所在的电缆5的区域反射回OTDR8。光损失量是光纤电缆5所经受的弯曲程度的函数,并且又是施加在压力板1上的局部载荷的函数。当每个车轮穿过压板1时施加的载荷当然是车辆总重量的一部分。通过对每个车轮施加的载荷求和,计算总车辆重量。微处理器9被编程以执行该计算。图3示出了OTDR8检测到的后向散射光的强度如何随着沿光缆5的距离而变化。在图3的示例中,四轮轴穿过压力板1,导致光缆5弯曲在每个车轮下方的四个位置。结果,OTDR 8产生了后向散射图像(图3中的曲线A)。由于每个轮子对光纤电缆5的影响,曲线A可以分成四个不同的区域。这四个区域是指定a,b,c和d。划分四个区域是图3中的(i),(ii),(iii)和(iv)所示的零梯度点。区域a,b,c和d由微处理器9计算并存储。对于车辆的后续车轴获得类似的曲线,并且通过对来自每个车轮的贡献求和来计算车辆的总重量。微处理器9可以访问包括重量与面积图的预定校准曲线,从而使其能够将反向散射图与总车辆重量相关联。从上述内容可以理解,车辆的重量可以在沿着道路2行驶时计算。此外,本发明将独立于车辆轮胎穿过压力板1的角度而令人满意地运行。无论车辆的一个车轴上的所有车轮是否同时穿过压力板1,本发明都将给出车辆重量的真实读数。使用简单的功率计代替OTDR无法实现这一优势。从光纤线缆损失的光强度与光纤弯曲的角度有关。为了确保光缆具有足够的弯曲以丢失具有相同重量但具有不同面积的轮子的正确光量,采用替代形??式的压力板(参见图4A和图4B)。这里,两个系列的金属杆10和11与两个金属端板12,13接触并嵌入橡胶块14中。也嵌入橡胶块14中的光缆15以图中所示的方式变形。如图5A和5B所示,当不同表面区域的轮胎A和B入射在上金属板12上时。假设两个轮胎A和B在光缆15上施加相等的力。当轮B穿过金属板12时尽管与轮A重量相同,这个重量分布在更大的区域。从图5A和5B可以看出,虽然较大长度的光缆14受到轮B的影响,但是弯曲不太严重并且从受影响的光纤长度损失的光在OTDR或处理器网络上产生不同的图形。 但图表的相关区域与车轮A相同,如图6A和6B所示,区域A等于区域B。因此,尽管产生了不同的曲线图,但是由微处理器9计算由轮A和B施加的载荷相等。除了车辆的称重之外,本发明还可用于检测高速公路上的车辆,从而监控道路交通,例如,作为交通控制系统的一部分。它还可以用于确定车辆穿过压板时车轮的数量(参见说明书第6页第1行-第8页第26行,附图3、4A-4B、5A-5B、6A-6B)。
由此可见,权利要求1的技术方案与对比文件1公开的内容相比,其区别技术特征在于:(1)电传输线传感器,其被构造为响应于移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化;电时域反射信号处理系统,其能够测量所述电传输线传感器的阻抗变化并且将所述阻抗变化转换为信号,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;(2)其中,所述移动车辆信息包括车轮-传感器接触维度,所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。基于上述区别特征,本申请实际解决的技术问题是:如何测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息。
对于上述区别特征:
对比文件1仅公开了使用光时域反射传感器系统提取移动车辆的每个车辆施加的负荷、通过对每个车轮施加的载荷求和,计算总车辆重量,还可确定车轮的数量信息,既未给出可以使用电时域反射传感器系统替换光时域反射传感器系统测量移动车辆的信息的技术启示,也未给出需要测量车辆-传感器接触维度信息的技术启示。
对比文件2公开了一种作为分布式应力传感器的时域反射计,其用于结构健康监测。首先,特别设计的TDR传感器布置在基板上,成功地测量了分布应变,并在基板处于增加的拉伸载荷时检测到失效位置。其次,螺旋缠绕在圆柱形罐上的TDR传感器测量周向应变并且当罐增加加压时检测罐表面上的故障位置。该TDR监测技术可对桥梁,飞机和航空航天应用等各种关键结构进行实时健康监测(参见其摘要)。时域反射计(TDR)是一种沿传输线向下发送快速脉冲,然后监视从沿线的阻抗变化返回的反射信号的方法。图1显示了典型TDR配置的示意图。传输线通常由同轴电缆和两个平行导体组成。两个导体嵌入结构内或表面安装在结构上作为传感器,以监测材料特性的局部变化。空间材料特性的变化可能与传感器附近的局部阻抗的变化有关,这导致反射信号的衰减/增加以及传播延迟。因此,研究反射信号可提供有关局部材料特性的有用信息,因为材料特性或结构状态(如水分含量,树脂固化,密度,裂缝尺寸,化学吸附和失效位置)可与介电,磁性和电性以及传感器附近的几何变化(或不连续性)相关联。典型的TDR应用包括检测地下水位和土壤层中的水分分布,或岩石和土壤中的局部变形;类似的应用包括检测食品加工工程中的水分含量以及飞机机翼和转子上的大面积冰;在电气工程中,TDR已被用于检测电力传输线中的短路或故障位置,以监控印刷电路板(PCB)中通孔或连接器的状态,并识别非均匀传输线的特性;在土木工程中,TDR已被用于检测纵梁桥中钢缆的腐蚀或失效;TDR应用于复合材料应用,以测量树脂流动,树脂固化,以及在模式I双悬臂梁测试期间复合材料中的裂纹扩展;本研究调查了使用TDR测量分布式应变以及裂缝萌生和实时传播的新技术的可行性,以用于先进的结构健康监测系统(参见第1节)。图1(a)显示了由印刷电路板试样上的两个平行导体制成的传感器。传感器图案设计用于测量与传感器长度平行的应变。所有测试试样具有相同尺寸,并且具有平滑凹口以便提供当施加拉伸载荷时,在不同位置处的不同应变水平。TDR传感器随后通过安装在每个基板上的连接器连接到50欧姆同轴电缆。同轴电缆最终将连接到TDR设备。TDR系统为TDR传感器产生电步脉冲,并监控反射信号。开发Labview?程序是为了控制TDR系统实时采集信号。控制程序可以控制反射的TDR信号的采样时间和每个信号中的数据点的数量。反射信号覆盖传感器的整个部分,从同轴电缆端到传感器的开口端。加压气缸周围的TDR传感器TDR应用于几个圆柱形储罐,以确定它是否不仅可用作压力传感器,还可用于监测加压罐故障位置或裂缝发展的先进传感器(参见第2节)。研究TDR技术,以便测量分布式应变并实时检测故障位置。两种类型的传感器图案放置在两个基板上。具有两个平行导体的第一类传感器已经识别出故障的位置并且测量了整个传感器上的平均应变,但是没有测量??局部应变。同时,具有互锁梳形导体的第二类传感器不仅识别了故障位置,还测量了分布的局部应变;在几个加压罐上测试了不同类型的TDR绕组。所有TDR传感器不仅测量了平均周向应变,而且测量了罐的内部压力,而且还实时检测了罐表面上的失效位置。根据传感器的配置和传感器使用的材料,传感器有时在罐破裂之前或之后失效(参见第4节)。
对比文件2 披露了TDR传感器的具体组成,其包括局部阻抗随空间材料特性变化并导致反射信号的衰减/增加以及传播延迟的传输线以及Labview?程序控制TDR系统实时采集信号,但未给出TDR传感器用于移动车辆的测量领域,响应车辆的车轮-负荷提供阻抗的变化的技术启示,也未给出TDR传感器可以测量车轮-传感器接触维度参数的技术启示,即使将对比文件2的TDR传感器设置在道路上,本领域技术人员根据其公开的内容也是想到将其用于实时监测道路材料的应变和裂缝位置等,而不容易想到将其用于测量车辆移动的相关信息。因此对比文件2未给出将上述区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
对比文件3公开了一种用于称重移动车辆的系统,并具体公开了以下内容(参见说明书第3栏第8-27行,第4栏第43-46行):如图1所示,两个类似构造的称重单元1和1a并排放置在垂直于移动车辆经过的流动的交通车道上。如果单个单元相对于横动车辆具有足够的宽度,则可以使用单个称重单元代替两个单元。每个称重单元由一个薄型传感器或传感器2,2a组成,可以是液压传感器,弯曲应变计等(传感器必须在传感器宽度上从左到右给出均匀响应)。两个接触开关3,3a和4,4a放置在换能器之前,两个接触开关5,5a和6,6a放置在换能器之后。所有接触开关相对于换能器放置在已知位置,用于车辆速度计算目的。电子控制箱8接收并分析来自开关和换能器的输入信号。该系统准确地确定速度,轴的数量,轴间距,每个轴上的重量分布,以及穿过换能器和开关的车辆的平衡中心。使用在重量传感器或换能器之前的两个接触开关和在重量传感器或换能器之后的两个接触开关提供关于车辆速度和与传感器的接触时间。
由此可见,对比文件3中使用例如液压传感器或弯曲应变计对移动车辆进行称重,并要求传感器必须在传感器宽度上从左到右给出均匀的响应,因此这种类型的传感器无法分辨出车辆在其上的接触位置和接触宽度,显然不能对车轮-传感器接触位置信息和接触宽度信息进行测量;在对比文件3中车辆-传感器接触持续时间的测量是由传感器前后设置的两个接触开关实现,并不是从传感器本身的信号中提取的,即对比文件3所披露的传感器也无法实现对车轮-传感器接触持续时间的测量,由此可见,对比文件3既未公开权利要求1中的电传输线传感器及其信号处理系统、数据处理系统的相关特征,也无法解决测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息的技术问题,因此其也未给出将上述区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
现有技术中一般使用应力计型传感器对移动车辆的信息进行测量(例如对比文件3所公开的弯曲应变计),面对需要对车辆的多个物理量进行测试的技术问题时,通常需要设计多个传感器。目前没有证据表明上述区别技术特征属于本领域的公知常识。
基于上述理由可知,对比文件1、2、3均没有公开上述区别技术特征,也没有给出相关的技术启示,同时也没有证据表明上述区别技术特征为本领域的公知常识,基于上述区别技术特征,权利要求1请求保护的技术方案具有所需传感器数量少且结构简单,相对于现有的交通系统获得更多类型的车辆信息数据的有益技术效果,因此权利要求1的技术方案相对于对比文件1、2、3以及公知常识的结合不是显而易见的,具有突出的实质性特点和显著的进步,具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对于审查员在前置审查意见书中的意见,合议组认为:对于意见(1),即使本领域技术人员有动机将对比文件2公开的ETDR压力传感器替换对比文件1中的OTDR,并且利用ETDR替换OTDR实现车辆称重,在对比文件2未给出ETDR传感器可测量车轮-传感器接触维度的技术启示下,本领域技术人员也不容易想到利用ETDR测量车轮-传感器接触维度信息;对于意见(2),即使通过车轮传感器接触的宽度、沿电传输传感器的位置以及接触持续时间计算车辆重量是本领域的公知常识,但对比文件3中使用接触开关测量传感器接触时间,即给出了使用额外的装置测量车轮-传感器的维度信息的技术启示,本领域技术人员根据对比文件3和本领域公知常识不容易想到通过ETDR类型的传感器对车轮-传感器的维度信息进行测量。
2、在权利要求1相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性的基础上,其从属权利要求2-10均相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性。
3、独立权利要求11请求保护一种用于测量关于移动车辆的信息的装置,对比文件1公开了一种车辆的承重装置,与本申请属于相同的车辆信息测量技术领域,其具体公开的内容参见权利要求1的评述。将对比文件1公开的内容与权利要求11的技术方案进行比较分析可知,对比文件1提供一种在车辆运动时可操作的称重装置,相当于权利要求11中用于测量关于移动车辆的信息的装置。权利要求11的技术方案与对比文件1公开的内容相比,其区别技术特征在于:(1)电时域反射数据处理系统,其用于从反射电信号提取关于所述车辆的信息;电传输线传感器,其被构造为响应于移动车辆的车轮-负荷提供阻抗变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;(2)其中,所述信息包括车轮-传感器接触维度,所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。基于上述区别特征,本申请实际解决的技术问题是:如何测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息。
对于上述区别特征:
对比文件1仅公开了使用光时域反射传感器系统提取移动车辆的每个车辆施加的负荷、通过对每个车轮施加的载荷求和,计算总车辆重量,还可确定车轮的数量信息,既未给出可以使用电时域反射传感器系统替换光时域反射传感器系统测量移动车辆的信息的技术启示,也未给出需要测量车辆-传感器接触维度信息的技术启示。
对比文件2公开了一种作为分布式应力传感器的时域反射计,其用于结构健康监测。 其具体公开的内容参见权利要求1的评述。对比文件2 公开了TDR传感器的具体组成,其包括局部阻抗随空间材料特性变化并导致反射信号的衰减/增加以及传播延迟的传输线以及Labview?程序控制TDR系统实时采集信号,但未给出TDR传感器用于移动车辆的测量领域,响应车辆的车轮-负荷提供阻抗的变化的技术启示,也未给出TDR传感器可以测量车轮-传感器接触维度参数的技术启示,即使将对比文件2的TDR传感器设置在道路上,本领域技术人员根据其公开的内容也是想到将其用于实时监测道路材料的应变和裂缝位置等,而不容易想到将其用于测量车辆移动的相关信息。因此对比文件2未给出将上述区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
对比文件3公开了一种用于称重移动车辆的系统,其具体公开的内容参见权利要求1的评述。对比文件3中使用例如液压传感器或弯曲应变计对移动车辆进行称重,并要求传感器必须在传感器宽度上从左到右给出均匀的响应,因此这种类型的传感器无法分辨出车辆在其上的接触位置和接触宽度,显然不能对车轮-传感器接触位置信息和接触宽度信息进行测量;在对比文件3中车辆-传感器接触持续时间的测量是由传感器前后设置的两个接触开关实现,并不是从传感器本身的信号中提取的,即对比文件3所披露的传感器也无法实现对车轮-传感器接触持续时间的测量,由此可见,对比文件3既未公开区别特征中电传输线传感器及其数据处理系统的相关特征,也无法解决测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息的技术问题,因此其也未给出将区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
现有技术中一般使用应力计型传感器对移动车辆的信息进行测量(例如对比文件3所公开的弯曲应变计),面对需要对车辆的多个物理量进行测试的技术问题时,通常需要设计多个不同类型的传感器。目前没有证据表明上述区别技术特征属于本领域的公知常识。
基于上述理由可知,对比文件1、2、3均没有公开上述区别技术特征,也没有给出相关的技术启示,同时也没有证据表明该区别技术特征为本领域的公知常识,基于上述区别技术特征,权利要求11请求保护的技术方案具有所需传感器数量少且结构简单,相对于现有的交通系统获得更多类型的车辆信息数据的有益技术效果,因此权利要求11的技术方案相对于对比文件1、2、3以及公知常识不是显而易见的,具有突出的实质性特点和显著的进步,具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、在权利要求11相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性的基础上,其从属权利要求12-27均相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性。
5、独立权利要求28请求保护一种用于测量移动车辆信息的方法,对比文件1公开了一种车辆的承重装置,与本申请属于相同的车辆信息测量技术领域,其具体公开的内容参见权利要求1的评述。将对比文件1公开的内容与权利要求28的技术方案进行比较分析可知,对比文件1提供一种在车辆运动时可操作的称重装置及方法,相当于权利要求28中用于测量移动车辆信息的方法。权利要求28的技术方案与对比文件1公开的内容相比,其区别技术特征在于:(1)使用电时域信号处理来测量在电传输线传感器由移动车辆负载时的所述电传输线传感器的阻抗的变化,所述电传输线传感器具有条带几何形状以减少趋肤效应;(2)其中,所述移动车辆信息包括车轮-传感器接触维度,所述车轮-传感器接触维度包括车轮传感器接触的宽度、所述车轮-传感器接触沿所述电传输线传感器的位置以及车轮-传感器接触持续时间。基于上述区别特征,本申请实际解决的技术问题是:如何测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息。
对于上述区别特征:
对比文件1仅公开了使用光时域反射传感器系统提取移动车辆的每个车辆施加的负荷、通过对每个车轮施加的载荷求和,计算总车辆重量,还可确定车轮的数量信息,既未给出可以使用电时域反射传感器系统替换光时域反射传感器系统测量移动车辆的信息的技术启示,也未给出需要测量车辆-传感器接触维度信息的技术启示。
对比文件2公开了一种作为分布式应力传感器的时域反射计,其用于结构健康监测。 其具体公开的内容参见权利要求1的评述。对比文件2 公开了TDR传感器的具体组成,其包括局部阻抗随空间材料特性变化并导致反射信号的衰减/增加以及传播延迟的传输线以及Labview?程序控制TDR系统实时采集信号,但未给出TDR传感器用于移动车辆的测量领域,响应车辆的车轮-负荷提供阻抗的变化的技术启示,也未给出TDR传感器可以测量车轮-传感器接触维度参数的技术启示,即使将对比文件2的TDR传感器设置在道路上,本领域技术人员根据其公开的内容也是想到将其用于实时监测道路材料的应变和裂缝位置等,而不容易想到将其用于测量车辆移动的相关信息。因此对比文件2未给出将上述区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
对比文件3公开了一种用于称重移动车辆的系统,其具体公开的内容参见权利要求1的评述。对比文件3中使用例如液压传感器或弯曲应变计对移动车辆进行称重,并要求传感器必须在传感器宽度上从左到右给出均匀的响应,因此这种类型的传感器无法分辨出车辆在其上的接触位置和接触宽度,显然不能对车轮-传感器接触位置信息和接触宽度信息进行测量;在对比文件3中车辆-传感器接触持续时间的测量是由传感器前后设置的两个接触开关实现,并不是从传感器本身的信号中提取的,即对比文件3所披露的传感器也无法实现对车轮-传感器接触持续时间的测量,由此可见,对比文件3既未公开区别特征中电传输线传感器及电时域信号处理的相关特征,也无法解决测量移动车辆的车轮-传感器接触维度信息的技术问题,因此其也未给出将区别特征与对比文件1的技术方案相结合的技术启示。
现有技术中一般使用应力计型传感器对移动车辆的信息进行测量(例如对比文件3所公开的弯曲应变计),面对需要对车辆的多个物理量进行测试的技术问题时,通常需要设计多个不同类型的传感器。目前没有证据表明上述区别技术特征属于本领域的公知常识。
基于上述理由可知,对比文件1、2、3均没有公开上述区别技术特征,也没有给出相关的技术启示,同时也没有证据表明该区别技术特征为本领域的公知常识,基于上述区别技术特征,权利要求28请求保护的技术方案具有所需传感器数量少且结构简单,相对于现有的交通系统获得更多类型的车辆信息数据的益技术效果,因此权利要求28的技术方案相对于对比文件1、2、3以及公知常识不是显而易见的,具有突出的实质性特点和显著的进步,具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6、在权利要求28相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性的基础上,其从属权利要求29-38均相对于对比文件1、2、3以及公知常识具备创造性。
综上所述,本申请的权利要求1-38均具备专利法第22条第3款规定的创造性。
基于上述理由,合议组依法作出下述决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018 年09 月13 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本决定所针对的文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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