CN101807937B - 车载射频识别卡与无线基站的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载射频识别卡与无线基站的通信方法，包括：使无线基站设置有独立工作的一唤醒信道、一场定位信道和多个数据信道；使车载射频识别卡设置有与无线基站的各信道相对应的唤醒信道、场定位信道和数据信道；无线基站的唤醒信道发射唤醒码，车载射频识别卡通过其唤醒信道接收唤醒码；无线基站的场定位信道发射场定位码，车载射频识别卡通过其场定位信道接收场定位码，在车载射频识别卡的场定位信道接收场定位码后，车载射频识别卡的一数据信道向无线基站的相应数据信道上报数据。由于无线基站的各信道独立工作，车载射频识别卡选择一数据信道上报数据，因此车载射频识别卡与无线基站之间的通信信息不易丢失、抗干扰能力强。

Description

车载射频识别卡与无线基站的通信方法

所属技术领域 

本发明涉及一种无线通信方法，特别是涉及一种无线基站与车载射频识别卡之间进行射频通信的通信方法，该方法可应用于诸如口岸、港口、保税区、重要仓库等需要对车辆进行查验通行的场所。 

背景技术

射频自动识别不停车收费***(ETC)是目前先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的电子卡与设置在收费站车道上的无线基站之间的短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交费的目的。 

然而，将现有ETC应用于出入境车辆通道空间相邻、车辆流向复杂，车流密度高，车辆间距密集的口岸、港口、保税区等场所时，车载射频识别卡与无线基站之间的通信信息容易丢失以及多个车载射频识别卡通信与无线基站之间的通信容易发生干扰，从而造成无线基站采集数据的准确性低。 

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种通信信息不易丢失、抗干扰能力强以及数据采集准确的车载射频识别卡与无线基站的通信方法。 

为实现上述目的，本发明提供了一种车载射频识别卡与无线基站的通信方法，包括：使无线基站设置有独立工作的一唤醒信道、一场定位信道和多个数据信道；使车载射频识别卡设置有与无线基站的各信道相对应的唤醒信道、场定位信道和数据信道；无线基站的唤醒信道发射唤醒码，车载射频识别卡通过其唤醒信道接收唤醒码；无线基站的场定位信道发射场定位码，车载射频识别卡通过其场定位信道接收场定位码，在车载射频识别卡的场定位信道接收场定位码后，车载射频识别卡的一数据信道向无线基站的相应数据信道上报数据。 

所述车载射频识别卡的唤醒信道、场定位信道和数据信道以相互切换的方式工作，车载射频识别卡在通过其唤醒信道接收唤醒码后切换到场定位信道；车载射频识别卡在通过其场定位信道接收场定位码后切换到一数据信道。 

所述唤醒码包括场强阈值，所述车载射频识别卡将其接收的无线基站的唤醒信道发射电磁波的场强值与场强阈值进行对比，在车载射频识别卡接收的无线基站的唤醒信道发射电磁波的场强值大于场强阈值时，车载射频识别卡切换到场定位信道。 

所述唤醒码包括时间值，所述车载射频识别卡根据时间值选择休眠时间的长短。 

所述车载射频识别卡具有震动感测模块，该车载射频识别卡根据唤醒码、场定位码和震动感测模块感测到是否有震动设置该车载射频识别卡的休眠时间。 

所述车载射频识别卡的数据信道上报数据后，该车载射频识别卡切换到场定位信道，所述无线基站的场定位信道向车载射频识别卡发射基站应答码，车载射频识别卡根据 唤醒码的时间值设置接收基站应答码的时间，若车载射频识别卡在该时间内未收到基站应答码，则车载射频识别卡上报漏报数据码。 

所述唤醒码包括识别值，所述车载射频识别卡根据该识别值和车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值确定是否接收无线基站的场定位信道发射的场定位码。 

所述识别值为一个字节，在车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值大于该识别值的前四位值时，车载射频识别卡的场定位信道接收无线基站的场定位信道发射的场定位码；在车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值小于该识别值的前四位值时，车载射频识别卡确定退出该无线基站。 

所述无线基站发出的场定位码包括场强登入阈值，所述车载射频识别卡根据该场强登入阈值和该车载射频识别卡接收到无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值确定是否切换到一个数据信道向无线基站的相应数据信道上报数据。 

由于本发明通过无线基站的各信道独立工作，车载射频识别卡选择一数据信道向无线基站上报数据，因此车载射频识别卡与无线基站之间的通信信息不易丢失且避免了多个车载射频识别卡通信与无线基站之间的通信干扰，从而使无线基站采集数据的准确性高。 

附图说明

在说明书附图中： 

图1为无线基站的电路方框图。 

图2为车载射频识别卡的电路方框图。 

图3为某一场所内无线基站的布置图。 

图4为无线基站发射的唤醒码的结构图。 

图5为无线基站发射的场定位码的结构图。 

图6为无线基站发射的基站应答码的结构图。 

图7为车载射频识别卡上报的卡编号上报码的结构图。 

图8为车载射频识别卡上报的卡数据上报码的结构图。 

图9为车载射频识别卡上报的漏报数据码的结构图。 

图10为另一实施例无线基站的电路方框图。 

图11为另一实施例车载射频识别卡的电路方框图。 

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所达成的目的及效果，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。 

请参阅图1至图3，本发明车载射频识别卡与无线基站的通信方法是设置在诸如口岸、港口、保税区等场所的无线基站100与设置于车辆上的车载射频识别卡200之间的通信方法，以识别出进入该场所的车辆。 

请再参阅图1，无线基站100包括一基站控制器110、多个唤醒射频模块120、多个场定位射频模块130、多个数据射频模块140、电源模块150以及分别与各射频模块120、130、140连接的唤醒天线160、场定位天线170和数据天线180。上述各射频模块120、130、140均与基站控制器110连接。电源模块150与各射频模块120、130、140连接以为其提供稳定、线性的通信级直流电源。在本实施例中，无线基站100具有四个唤醒射频模块120、 两个场定位射频模块130和八个数据射频模块140，该四个唤醒射频模块120、两个场定位射频模块130和八个数据射频模块140组成第一射频单元，该单元工作于433MHz频段。 

基站控制器110为工控机，其通过基站控制软件记录数据射频模块140通过数据天线180采集到的车载射频识别卡200上报的数据，然后将车载射频识别卡200上报的数据处理后通过网络传送到后台服务器(图中未示)，并从后台服务器取得反馈数据并将该反馈数据处理后通过场定位射频模块130和场定位天线170发送到车载射频识别卡200。 

该四个唤醒射频模块120均分别与基站控制器110连接，其中两个唤醒射频模块120为工作模块，处于工作状态，另外两个唤醒射频模块120为备用模块。处于工作状态的两唤醒射频模块120交替工作以通过相应的唤醒天线160定时发送唤醒码，从而避免一个唤醒射频模块120长期连续发送数据而导致其损坏，此处两唤醒射频模块120交替工作并非仅限于两唤醒射频模块120分别依序间隔相等时间发送唤醒码，只要两唤醒射频模块120能有工作替换，且不同时工作即可。该两唤醒射频模块120交替工作而通过相应的唤醒天线160定时发送唤醒码从而形成一个唤醒信道。 

该两场定位射频模块130均分别与基站控制器110连接，该两场定位射频模块130同时交替工作并通过相应的场定位天线170发送场定位码和基站应答码，从而形成一个场定位信道。 

八个数据射频模块140均分别与基站控制器110连接，该八个数据射频模块140独立工作以通过相应的数据天线180接收数据，从而形成8个数据信道以接收车载射频识别卡200选择上述某一数据信道上报数据(容后详述)。 

请再参阅图2，车载射频识别卡200具有一微控制器201以及分别与该微控制器201连接的射频收发模块202、PDA通信模块203、LED显示模块204、复位模块205、时钟模块206、电源电路模块207、电池检测模块208、震动感测模块209和语音模块210。 

在本实施中，微控制器201的型号为MSP430F2350，射频收发模块202工作于433MHz频段，且该射频收发模块202在微控制器201控制下形成可相互切换的10个分别与无线基站100的各信道120、130、140相应的信道，该10信道分别为一个唤醒信道、一个场定位信道和八个数据信道。 

PDA通信模块203用于PDA向车载射频识别卡200内写入数据。LED显示模块204在微控制器201的控制下通过改变LED的颜色来显示车载射频识别卡200的工作状态。复位模块205可对车载射频识别卡200进行复位。时钟模块206用于向微控制器201提供工作时钟。电源电路模块207用于与电池连接，从而为微控制器201提供工作电源。电池检测模块208用于检测电池的电量。震动感测模块209用于感测车辆的震动，从而判别车辆是否处于行驶状态，进而使车载射频识别卡200处于省电模式或工作模式以达成省电的目的。语音模块210在微控制器201的控制下通过发音提示车辆驾驶员。 

请参阅图3，在一场所内设置五个无线基站100，该五个无线基站100均处于唤醒信号覆盖区300范围内，该五个无线基站100分别确定了五个场定位信号覆盖区310、320、330、340、350。 

请参阅图1至图4，一无线基站100通过唤醒信道发出唤醒码，该唤醒码具有四个字节(每个字节8个比特，共32个比特)，其中第一个字节为唤醒命令字、第二字节为场强阈值、第三个字节为时间值、第四个字节为识别值。微控制器201控制射频收发模块202处于唤醒信道以接收无线基站100发出的唤醒码，微控制器201根据唤醒命令字判断收到的为唤醒码，微控制器201将唤醒码的场强阈值与其射频收发模块202接收无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值进行对比，当射频收发模块202接收无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值大于场强阈值时，车载射频识别卡200的射频收发模块202在微控制器201控制下切换到场定位信道。该场强阈值可根据不同的场所人为设置，从而使车载射频识别卡200能适应不同的场所。 

车载射频识别卡200根据时间值的最高位确定休眠时间的长短，并根据时间值的后七位确定向相应无线基站100的数据信道再次上报数据的时间，以上报漏报数据码(容后详述)。时间值的最高位根据具体情况人为设置，若时间值的最高位设置为1，则车载射频识别卡200设置在该场所内的休眠时间为T1；若时间值的最高位设置为0，车载射频识别卡200根据唤醒码、场定位码和震动感测模块209判断车辆的状态，若车辆在场所内并且处于运动状态，车载射频识别卡200设置休眠时间为T2；若车辆在场所内并处于静止状态，车载射频识别卡200设置休眠时间为T3；若车辆不在场所内，车载射频识别卡200设置休眠时间为T4，其中T1＜T2＜T3＜T4，因此，车载射频识别卡200通过设置休眠时间，从而既满足工作的需要又达成省电的目的。 

车载射频识别卡200根据识别值判断是否处于无线基站100的场定位信号覆盖区内。车载射频识别卡200根据识别值的前四位判别是否接收场定位码，若微控制器201控制射频收发模块202接收无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值大于识别值的前四位值，则车载射频识别卡200的场定位信道接收无线基站100的场定位信道发射的场定位码，否则车载射频识别卡200不接收场定位码。车载射频识别卡200根据识别值的后四位判别是否退出该基站或场所，若微控制器201控制射频收发模块202接收无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值大于识别值的后四位值，则车载射频识别卡200仍在相应的无线基站100的场定位信号覆盖区内，若其小于识别值的后四位值，则车载射频识别卡200退出相应的无线基站100，且若随后车载射频识别卡200收到无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值小于唤醒码的场强阈值，则车载射频识别卡200退出该场所。 

请参阅图1、图2、图3和图5，无线基站100通过场定位信道发出场定位码，在本实施例中，其具有六个字节，其中第一个字节为场定位命令字、第二字节为基站编码、第三个字节为场强登入阈值、第四个字节为信道状态码、第五个字节为数据长度值、第六个字节为校验码。 

微控制器201控制射频收发模块202处于场定位信道以接收无线基站100发出的场定位码，微控制器201根据场定位命令字判断收到的为场定位码。微控制器201根据基站编码确定发射该场定位码的是场所内哪个无线基站100发出的。微控制器201将射频收发模块202接到无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值与场强登入阈值进行对比，当射频收发模块202接收的该场强值大于场强登入阈值时，车载射频识别卡200的射频收发模块202在微控制器201控制下随机切换到一个数据信道。微控制器201根据信道状态码判断无线基站100的数据信道是否有损坏，从而避免向无线基站100的已损坏的数据信道发送数据，而造成无线基站100无法接收数据。微控制器201根据数据长度值判断场定位码的长度，从而避免由于设置场定位码以包含其它信息而造成场定位码的长度发生变化。 

请参阅图7和图8，车载射频识别卡200的数据信道向无线基站100的数据信道上报的数据分为卡编号上报码和卡数据上报码，以适应不同的车辆上报数据需要，如设置在客车上的车载射频识别卡200上报卡编号上报码、设置在货车上的车载射频识别卡200上报卡数据上报码。 

卡编号上报码具有六个字节，其中第一个字节为卡上报命令字、第二字节为电子卡场强值、第三和第四个字节为卡编码、第五个字节为基站编码、第六个字节为校验码。 

请再参阅图1和图2，无线基站100将卡编号上报码处理后上报后台服务器。后台服务器根据电子卡场强值确定车载射频识别卡200收到无线基站100的场定位信道发射的电磁波的场强；后台服务器根据卡编码确定与该卡编码对应的车辆；后台服务器根据基站编码判断具有车载射频识别卡200的车辆的路径，从而判端车辆的入境和处境，如图3所示。 

卡数据上报码与卡编号上报码相似，不同之处在于：卡数据上报码还包括一个字节的数据长度值、一个字节的数据包序号和n个字节的申报数据(其中，n≥1)，从而后台服务器能获得车载射频识别卡200上报的申报数据内容，该申报数据是由PDA通过PDA通信模块203预先导入车载射频识别卡200内的，如货物的种类、数量等等。 

无线基站100收到车载射频识别卡200上报的卡编号上报码或卡数据上报码后，无线基站100的场定位信道发出基站应答码。请参阅图6，基站应答码与场定位码相似，不同之处在于：基站应答码还包括三个字节的卡信息码。卡信息码具有两个字节的卡编码和一个字节的卡状态码。车载射频识别卡200根据唤醒码的时间值后七位设置接收无线基站100发出基站应答码的时间，若车载射频识别卡200在该时间内未收到基站应答码，则车载射频识别卡200上报漏报数据码，漏报数据码也分为两种，其分别与卡编号上报码和卡数据上报码相似，不同之处在于：该两种漏报数据码均还包括一漏报基站编码。在本实施例中，仅给出与卡编号上报码相似的一种漏报数据码，如图9所示。 

由上所述，本发明车载射频识别卡与无线基站的通信方法通过使无线基站100的唤醒信道、场定位信道和多个数据信道均独立工作，通过使车载射频识别卡200的唤醒信道、场定位信道和数据信道相互切换以与无线基站100的相应信道对应，通过无线基站100的唤醒信道发射唤醒码，车载射频识别卡200通过其唤醒信道接收唤醒码后切换到场定位信道；无线基站100的场定位信道发射场定位码，车载射频识别卡200通过其场定位信道接收场定位码后切换到一数据信道向无线基站100的相应数据信道上报数据，由于无线基站100的各信道独立工作，车载射频识别卡200切换到一数据信道向无线基站100上报数据，因此车载射频识别卡200与无线基站100之间的通信信息不易丢失且避免 了多个车载射频识别卡200与无线基站100之间的通信干扰，从而使无线基站100采集数据的准确性高。 

请参阅图9和图10，其揭示了本发明车载射频识别卡与无线基站的通信方法的另一实施例。在本实施例中，无线基站100’与上一实施例无线基站100的结构类似，其不同之处在于：该无线基站100’还包括一第二射频单元及一接收天线191，且该第二射频单元具有一射频接收模块190及与该射频接收模块190连接的电源模组192。射频接收模块190与接收天线191连接以接收车载射频识别卡200’上报的数据，且该射频接收模块190工作于920MHz频段并以跳频的方式形成多个数据信道，以避免多个车载射频识别卡200’上报数据而造成数据冲突。 

在本实施例中，该车载射频识别卡200’与上一实施例车载射频识别卡200的结构类似，其不同之处在于：车载射频识别卡200’还包括一射频发射模块211，该射频发射模块211也工作于920MHz频段，当车载射频识别卡200’从休眠状态被激活后，射频发射模块211在微控制器201的控制下上报数据。 

由于433MHz频段电磁波的绕射能力强、穿透力好，该频段的可靠传输距离约300～500米，然而这也造成不便于具体稽查某一车辆。而920MHz频段电磁波的定向性好，穿透能力弱，可靠传输距离约20～50米，在一场所内有大量车辆时，通过识读装置可以迅速的查找相应的车辆以便于稽查。 

若车载射频识别卡200’的射频收发模块202正常，则基站控制器110控制第一射频单元接收车载射频识别卡200’的射频收发模块202上报的数据，而控制第二射频单元不接收车载射频识别卡200’的射频发射模块211上报的数据；若车载射频识别卡200’的射频收发模块202损坏后，则射频接收模块190与接收天线191接收车载射频识别卡200’通过射频发射模块211上报的数据。 

由于采用920MHz频段和433MHz频段相结合的方式，这既可适用口岸、港口、保税区等场所，同时数据传输准确性高、抗干扰能力强、从而使车载射频识别卡200’与无线基站100’的通信稳定、可靠。 

本发明由上述揭露的技术方案，可达到所述目的和效果，然而以上所揭露仅为本发明的较佳实施例，自不能以此限定本发明的权利范围，至于本发明的其它等效修饰或变化，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。 

Claims (9)

1.一种车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：使无线基站设置有独立工作的一唤醒信道、一场定位信道和多个数据信道；使车载射频识别卡设置有与无线基站的各信道相对应的唤醒信道、场定位信道和数据信道；无线基站的唤醒信道发射唤醒码，车载射频识别卡通过其唤醒信道接收唤醒码；无线基站的场定位信道发射场定位码，车载射频识别卡通过其场定位信道接收场定位码，在车载射频识别卡的场定位信道接收场定位码后，车载射频识别卡的一数据信道向无线基站的相应数据信道上报数据。

2.根据权利要求1所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述车载射频识别卡的唤醒信道、场定位信道和数据信道以相互切换的方式工作，车载射频识别卡在通过其唤醒信道接收唤醒码后切换到场定位信道；车载射频识别卡在通过其场定位信道接收场定位码后切换到一数据信道。

3.根据权利要求2所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述唤醒码包括场强阈值，所述车载射频识别卡将其接收的无线基站的唤醒信道发射电磁波的场强值与场强阈值进行对比，在车载射频识别卡接收的无线基站的唤醒信道发射电磁波的场强值大于场强阈值时，车载射频识别卡切换到场定位信道。

4.根据权利要求2所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述唤醒码包括时间值，所述车载射频识别卡根据时间值选择休眠时间的长短。

5.根据权利要求2所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述车载射频识别卡具有震动感测模块，该车载射频识别卡根据唤醒码、场定位码和震动感测模块感测到是否有震动设置该车载射频识别卡的休眠时间。

6.根据权利要求5所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述车载射频识别卡的数据信道上报数据后，该车载射频识别卡切换到场定位信道，所述无线基站的场定位信道向车载射频识别卡发射基站应答码，车载射频识别卡根据唤醒码的时间值设置接收基站应答码的时间，若车载射频识别卡在该时间内未收到基站应答码，则车载射频识别卡上报漏报数据码。

7.根据权利要求2所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述唤醒码包括识别值，所述车载射频识别卡根据该识别值和车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值确定是否接收无线基站的场定位信道发射的场定位码。

8.根据权利要求7所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述识别值为一个字节，在车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值大于该识别值的前四位值时，车载射频识别卡的场定位信道接收无线基站的场定位信道发射的场定位码；在车载射频识别卡接收无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值小于该识别值的前四位值时，车载射频识别卡确定退出该无线基站。

9.根据权利要求2所述的车载射频识别卡与无线基站的通信方法，其特征是：所述无线基站发出的场定位码包括场强登入阈值，所述车载射频识别卡根据该场强登入阈值和该车载射频识别卡接收到无线基站的场定位信道发射电磁波的场强值确定是否切换到一个数据信道向无线基站的相应数据信道上报数据。

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