CN102436593A

CN102436593A - 一种用于高速公路的车载随车射频通行卡

Info

Publication number: CN102436593A
Application number: CN2011102568400A
Authority: CN
Inventors: 田庆安; 郭少伟; 张佩旭
Original assignee: HENAN PROVINCIAL TRANSPORTATION RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: Henan Provincial Highway Survey and Design Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-01
Also published as: CN102436593B

Abstract

本发明涉及高速公路的车辆信息化管理***，特别是一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：它至少包括：RFID射频卡读写电路、锂电池、电源电路、无线发射模块、无线接收模块和存贮器，RFID射频卡读写电路通过I/O口与无线发射模块、无线接收模块和存贮器电连接，锂电池提供RFID射频卡所需的电源，锂电池通过电源电路进行电源管理，提供不同需要的电压，同时完成充电管理；RFID射频卡读写电路、锂电池、电源电路、无线发射模块、无线接收模块和存贮器固定在卡式壳体内。它通过控制中心能随时了解在高速公路行驶移动车辆时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息。

Description

一种用于高速公路的车载随车射频通行卡

技术领域

本发明涉及高速公路的车辆信息化管理***，特别是一种用于高速公路的车载随车射频通行卡。

背景技术

射频识别技术（RFID）芯片具有传输稳定无法复制。识别***保密性极高,完全杜绝了截取、扫描、盗拷。该产品密码组合数多,决无重复。射频识别技术（RFID）芯片采用最先进的防冲突技术，极大地增强了***的可靠性。

现在射频识别技术已经被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理。煤矿、矿山、油田、化工厂、核工厂等一些重要危险区域或单位。如汽车防盗和无钥匙开门***的应用，畜牧业的管理***，马拉松赛跑***的应用，自动加油***的应用，自动停车场收费和车辆管理***，酒店门锁***的应用，煤矿矿工定位***以及门禁和安全管理***。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过控制中心能随时了解在高速公路行驶移动车辆时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息的用于高速公路的车载随车射频通行卡。

本发明的目的是这样实现的，一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：它至少包括：RFID射频卡读写电路、锂电池、电源电路、无线发射模块、无线接收模块和存贮器，RFID射频卡读写电路通过I/O口与无线发射模块、无线接收模块和存贮器电连接，锂电池提供RFID射频卡所需的电源，锂电池通过电源电路进行电源管理，提供不同需要的电压，同时完成充电管理；RFID射频卡读写电路、锂电池、电源电路、无线发射模块、无线接收模块和存贮器固定在卡式壳体内，RFID射频卡读写电路通过无线发射模块、无线接收模块接收基站命令信息，并向基站发送信息，基站位置信息由GPS模块和基站编码给出，不同的基站位置和编码不一样，RFID射频卡通过公路上的每一基站都会通过RFID射频卡读写电路进行通信，同时，RFID射频卡读写电路将通过通过公路上的每一基站的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息记录在存贮器内；无线发射模块、无线接收模块分别使用在不同波段，波段可在公共使用的波段315MHZ或433MHZ或2.4G之间选择，无线发射模块和无线接收模块根据使用的频率选用发射天线和接收天线。

所述的RFID射频卡读写电路记录时间信息和位置信息是通过与高速公路一侧的的基站通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的位置和时间，经过N+1号基站时，通过与N+1号基站通信，记录在N+1号基站的位置和时间，射频卡通过与基站通信向基站发送移动车辆在高速公路的时间信息和位置信息，基站与信息中心通信，由信息中心记录当前移动车辆在高速公路的时间信息、位置信息。

所述的RFID射频卡读写电路记录轨迹信息是通过与高速公路一侧的的基站通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的编码，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的编码，最终记录在高速公路的轨迹信息。

所述的RFID射频卡读写电路记录行驶路程信息是通过与高速公路一侧的基站通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录经N号基站的路程，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的路程，最终通过计算在高速公路的轨迹信息，实现行驶路程信息统计。

所述的RFID射频卡读写电路记录速度信息是由移动车辆经过两基站之间的时间信息和两基站之间的位置信息计算得到，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，时间记录为T1，经过N+1号基站时，时间记录为T2，N号基站与N+1号基站的距离是S1，则车辆通过N号基站和N+1号基站之间的距离时的速度是V1=S1/（T2-T1）。

所述基站包括基站壳体基站壳体内有处理器电路、无线收发模块、存贮器电路、可编程逻辑电路、LCD接口电路、网络接口电路以及电源电路；其中处理器电路分别与可编程逻辑电路、网络接口电路、存贮器电路之间电连接，电源电路与处理器电路、通讯及存贮器电路、可编程逻辑电路及LCD接口电路、网络接口电路分别电连接，为各个电路提供电源。

所述处理器电路采用了Cortex-M3核的ARM处理器，ARM处理器连接有四个接口，第一接口与GPS模块电连接，通过GPS模块获取地理位置信息和校时信息；第二接口与信息中心控制通信端电连接，完成信息中心与基站的通信；第三接口与调试单元电连接，调试单元是一台计算单元，通过处理器电路发送命令，实现本基站号码查询、修改；第四接口是双向无线通讯接口，双向无线通讯接口与移动车辆内的RFID射频卡无线双向电连接。

所述处理器电路通过无线接口分时发送一帧数据，数据帧包含了查询信息及确认信息，每发送一帧数据处理器电路通过第四接口等待接收移动车辆返回信息，对接收移动车辆返回信息信息进行记录，存贮在存贮器电路，经发送多帧数据或多个周期后，处理器电路将多个周期时间的移动车辆数据信息，通过第二接口发送到信息中心。

所述处理器电路通过第二接口与信息中心进行通信时通过握手校验确保信息通信准确，如果信息中心未能成功接收到来自某一基站的数据，某一基站会将数据重新发送给上位机；如果多次接收错误，则将该时段数据保存到信息保留区中，并做时间标记；等待下次继续发送，下次发送时前次未能发送成功的信息需要等新信息发送后发送。

本发明的工作过程及优点是：至少包括在高速公路一侧间隔分布的基站、在高速公路行驶移动车辆放置的RFID射频卡，与基站电连接的信息中心，在高速公路行驶移动车辆通过其内的双向通信RFID射频卡与间隔分布的基站进行信息交换，记录在高速公路行驶移动车辆的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息由RFID射频卡记录在RFID射频卡内的存贮单元内，RFID射频卡通过与基站通信，再由基站将在高速公路行驶移动车辆的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息发送到信息中心。在高速公路行驶移动车辆的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息随时由信息中心撑控，在完成快速交费的同时，实现高速公路车辆信息信息化管理。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明实施例1使用***示意图；

图3是RFID射频卡电路框图；

图4是电源电路的电路。

图中：1、基站；2、高速公路；3、移动车辆；4、RFID射频卡；5、信息中心；101、基站壳体；102、LCD接口电路；103、可编程逻辑电路；104、第三接口；105、调试单元；106、存贮器电路；107、信息中心控制通信端；108、第二接口；109、第四接口；110、无线接收模块；111、天线；112、处理器电路；113、GPS模块；114、第一接口；401、RFID射频卡读写电路；402、电源电路；403、锂电池；404、无线发射模块；405、无线接收模块；406、发射天线；407、接收天线；408、存贮器。

具体实施方式

如图1所示，一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：至少包括在高速公路2一侧间隔分布的基站1、在高速公路2行驶移动车辆3放置的RFID射频卡4，与基站1电连接的信息中心5，在高速公路2行驶移动车辆3通过其内的双向通信RFID射频卡4与间隔分布的基站1进行信息交换，记录在高速公路2行驶移动车辆3的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息由RFID射频卡4记录在RFID射频卡内的存贮单元内，RFID射频卡4通过与基站1通信，再由基站1将在高速公路2行驶移动车辆3的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息发送到信息中心。

基站1包括基站壳体101，基站壳体101内有处理器电路112、无线收发模块110、存贮器电路106、可编程逻辑电路103、LCD接口电路102、网络接口电路以及电源电路。其中处理器电路112分别与可编程逻辑电路103、网络接口电路、存贮器电路106之间电连接，电源电路与处理器电路、通讯及存贮器电路106、可编程逻辑电路及LCD接口电路、网络接口电路分别电连接，为各个电路提供电源。

作为优选，所述处理器电路112采用了Cortex-M3核的ARM处理器，具有处理速度快、功耗低、外部接口丰富的优点。ARM处理器有四个接口，第四接口109为无线接口，第一接口114为与GPS模块113电连接，通过GPS模块113获取地理位置信息和校时信息。第二接口108与信息中心控制通信端107电连接，完成信息中心5与基站1的所有通信。第三接口104与调试单元105电连接，调试单元105是一台计算单元，通过处理器电路112发送命令，实现本基站号码查询、修改，查询经过本基站的移动车辆编号，以及查询某一时段经过该基站的车辆数等功能。

无线接口可以实现短距离双向无线通讯，可以实现150米距离内的双向无线通讯，处理器电路112通过无线接口与无线收发模块110电连接，通过无线收发模块110与移动车辆3无线进行信息交换。

处理器电路112通过第二接口108与信息中心5进行通信，将检测的移动车辆3信息发送到信息中心。

处理器电路112通过无线接口每隔一定时间发送一帧数据，数据帧包含了查询信息及确认信息，每发送一帧数据处理器电路112通过第四接口109等待接收移动车辆3（在这可定义为移动节点）返回信息，对接收移动车辆3返回信息（移动节点）信息进行记录，存贮在存贮器电路106，经发送多帧数据或多个周期后（周期数可根据需要改变），处理器电路112将多个周期时间的移动车辆数据信息，通过第二接口108发送到信息中心5。

处理器电路112通过第二接口108与信息中心5进行通信时通过握手校验确保信息通信准确，如果信息中心5未能成功接收到来自某一基站1（或称路标）的数据，某一基站1会将数据重新发送给上位机。如果多次（可设定）接收错误，则将该时段数据保存到信息保留区中，并做时间标记。等待下次继续发送，下次发送时前次未能发送成功的信息需要等新信息发送后发送。

信息中心5通过不同基站1分时接收的移动车辆3的信息，能获取如下信息：

1）移动车辆的移动轨迹信息；

2）移动车辆的时间信息；

3）得到车辆故障或交通事故地点信息。

处理器电路112通过第二接口108和第三接口104与信息中心还可作为路标模块的程序升级接口，可以实现网络远程升级。此外，实现统一实时时钟校准。

所述的存贮器电路106除去ARM处理器自身所带的片内SRAM和FLASH，在片外还扩展了铁电存贮器、Dataflash、E²PROM和TF卡，可以提供更灵活的存贮方案。

所述的可编程逻辑电路103与LCD接口电路102电连接，LCD接口电路102接LCD液晶屏，再与两个按键配合可以实现信息显示及查询，实现当地人机图形界面交互。

如图4所示，电源电路为处理器电路112和其他***电路提供稳定的直流工作电源，电源电路以三端稳压器U9、U10为核心，电源电路由8个滤波电容C48、C50、C49、C51、C55、C57、C52和C53组成，二极管D6起保护作用。电源分两路输出，为处理器和***电路分别提供电源，使得***的功率分配更加均衡合理。可以提高电源和整个电路的可靠性；由于输入端接有二极管保护电路，可以有效防止电源反接而产生故障。

移动车辆3在高速公路2的时间信息、位置信息被移动车辆3的射频卡记录，射频卡记录时间信息和位置信息是通过与高速公路2一侧的的基站1通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的位置和时间，经过N+1号基站时，通过与N+1号基站通信，记录在N+1号基站的位置和时间，射频卡通过与基站1通信向基站1发送移动车辆3在高速公路2的时间信息和位置信息，基站1与信息中心通信，由信息中心记录当前移动车辆3在高速公路2的时间信息、位置信息。

移动车辆3在高速公路2的轨迹信息被移动车辆3的射频卡记录，射频卡记录轨迹信息是通过与高速公路2一侧的的基站1通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的编码，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的编码，最终记录在高速公路2的轨迹信息。

移动车辆3在高速公路2的行驶路程信息也被移动车辆3的射频卡记录，射频卡记录行驶路程信息是通过与高速公路2一侧的的基站1通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录经N号基站的路程，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的路程，最终通过计算在高速公路2的轨迹信息，实现行驶路程信息统计。

移动车辆3在高速公路2的速度信息同样被移动车辆3的射频卡记录，速度信息是由移动车辆3经过两基站之间的时间信息和两基站之间的位置信息计算得到，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，时间记录为T1，经过N+1号基站时，时间记录为T2，N号基站与N+1号基站的距离是S1，则车辆通过N号基站和N+1号基站之间的距离时的速度是V1=S1/（T2-T1）。

移动车辆3的射频卡将上述的轨迹信息、行驶路程信息、速度信息一同打包，通过与基站1的通信，再由基站1将每一个移动车辆3在高速公路2的上述信息发送到信息中心5，由信息中心5随时了解每一个移动车辆3在高速公路2的轨迹信息、行驶路程信息、速度信息。最终达到科学管理之目的。

如图4所示，RFID射频卡4在移动车辆3内，RFID射频卡4它至少包括：RFID射频卡读写电路401、锂电池403、电源电路402、无线发射模块404、无线接收模块405和存贮器408，RFID射频卡读写电路401通过I/O口与无线发射模块404、无线接收模块405和存贮器408电连接，锂电池403提供RFID射频卡4所需的电源，锂电池403通过电源电路402进行电源管理，提供不同需要的电压，同时完成充电管理。RFID射频卡读写电路401、锂电池403、电源电路402、无线发射模块404、无线接收模块405和存贮器408固定在卡式壳体内，RFID射频卡读写电路401通过无线发射模块404、无线接收模块405接收基站命令信息，并向基站发送信息，基站位置信息由基站位置（GPS模块）和基站编码给出，不同的基站位置和编码不一样，RFID射频卡通过公路上的每一基站都会通过RFID射频卡读写电路401进行通信，同时，RFID射频卡读写电路401将通过公路上的每一基站的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息记录在存贮器408内。

无线发射模块404、无线接收模块405分别使用在不同波段，波段可在公共使用的波段315MHZ或433MHZ或2.4G之间选择，无线发射模块和无线接收模块根据使用的频率选用发射天线406和接收天线407。

Claims

1.一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：它至少包括：RFID射频卡读写电路（401）、锂电池（403）、电源电路（402）、无线发射模块（404）、无线接收模块（405）和存贮器（408），RFID射频卡读写电路（401）通过I/O口与无线发射模块（404）、无线接收模块（405）和存贮器（408）电连接，锂电池（403）提供RFID射频卡（4）所需的电源，锂电池（403）通过电源电路（402）进行电源管理，提供不同需要的电压，同时完成充电管理；RFID射频卡读写电路（401）、锂电池（403）、电源电路（402）、无线发射模块（404）、无线接收模块（405）和存贮器（408）固定在卡式壳体内，RFID射频卡读写电路（401）通过无线发射模块（404）、无线接收模块（405）接收基站命令信息，并向基站发送信息，基站位置信息由GPS模块和基站编码给出，不同的基站位置和编码不一样，RFID射频卡通过公路上的每一基站都会通过RFID射频卡读写电路（401）进行通信，同时，RFID射频卡读写电路（401）将通过通过公路上的每一基站的时间信息、位置信息、速度信息、轨迹信息、里程信息记录在存贮器（408）内；无线发射模块（404）、无线接收模块（405）分别使用在不同波段，波段可在公共使用的波段315MHZ或433MHZ或2.4G之间选择，无线发射模块和无线接收模块根据使用的频率选用发射天线（406）和接收天线（407）。

2.根据据权利要求1所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述的RFID射频卡读写电路（401）记录时间信息和位置信息是通过与高速公路（2）一侧的的基站（1）通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的位置和时间，经过N+1号基站时，通过与N+1号基站通信，记录在N+1号基站的位置和时间，射频卡通过与基站（1）通信向基站（1）发送移动车辆（3）在高速公路（2）的时间信息和位置信息，基站（1）与信息中心通信，由信息中心记录当前移动车辆（3）在高速公路（2）的时间信息、位置信息。

3.根据据权利要求1所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述的RFID射频卡读写电路（401）记录轨迹信息是通过与高速公路（2）一侧的的基站（1）通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录N号基站的编码，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的编码，最终记录在高速公路（2）的轨迹信息。

4.根据据权利要求1所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述的RFID射频卡读写电路（401）记录行驶路程信息是通过与高速公路（2）一侧的基站（1）通信实现的，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，通过与过N号基站通信，记录经N号基站的路程，经过N+1号基站时，通过与过N+1号基站通信，记录N+1号基站的路程，最终通过计算在高速公路（2）的轨迹信息，实现行驶路程信息统计。

5.根据据权利要求1所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述的RFID射频卡读写电路（401）记录速度信息是由移动车辆（3）经过两基站之间的时间信息和两基站之间的位置信息计算得到，使用RFID射频卡的车辆经过N号基站时，时间记录为T1，经过N+1号基站时，时间记录为T2，N号基站与N+1号基站的距离是S1，则车辆通过N号基站和N+1号基站之间的距离时的速度是V1=S1/（T2-T1）。

6.根据据权利要求2所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述基站（1）包括基站壳体（101），基站壳体（101）内有处理器电路（112）、无线收发模块（110）、存贮器电路（106）、可编程逻辑电路（103）、LCD接口电路（102）、网络接口电路以及电源电路；其中处理器电路（112）分别与可编程逻辑电路（103）、网络接口电路、存贮器电路（106）之间电连接，电源电路与处理器电路、通讯及存贮器电路（106）、可编程逻辑电路及LCD接口电路、网络接口电路分别电连接，为各个电路提供电源。

7.根据据权利要求6所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述处理器电路（112）采用了Cortex-M3核的ARM处理器，ARM处理器连接有四个接口，第一接口（114）与GPS模块（113）电连接，通过GPS模块（113）获取地理位置信息和校时信息；第二接口（108）与信息中心控制通信端（107）电连接，完成信息中心（5）与基站（1）的通信；第三接口（104）与调试单元（105）电连接，调试单元（105）是一台计算单元，通过处理器电路（112）发送命令，实现本基站号码查询、修改；第四接口（109）是双向无线通讯接口，双向无线通讯接口与移动车辆(3)内的RFID射频卡(4)无线双向电连接。

8.根据据权利要求6所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述处理器电路(112)通过无线接口分时发送一帧数据，数据帧包含了查询信息及确认信息，每发送一帧数据处理器电路(112)通过第四接口(109)等待接收移动车辆(3)返回信息，对接收移动车辆(3)返回信息信息进行记录，存贮在存贮器电路(106)，经发送多帧数据或多个周期后，处理器电路(112)将多个周期时间的移动车辆数据信息，通过第二接口(108)发送到信息中心(5)。

9.根据据权利要求6所述的一种用于高速公路的车载随车射频通行卡，其特征是：所述处理器电路（112）通过第二接口（108）与信息中心（5）进行通信时通过握手校验确保信息通信准确，如果信息中心（5）未能成功接收到来自某一基站的数据，某一基站会将数据重新发送给上位机；如果多次接收错误，则将该时段数据保存到信息保留区中，并做时间标记；等待下次继续发送，下次发送时前次未能发送成功的信息需要等新信息发送后发送。