CN107564117A - 复合通行卡和路径标识方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种复合通行卡和路径标识方法。该复合通行卡包括：5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；其中，5.8GHz通信模块，用于RSU发送的路径标识信息；13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；控制模块与5.8GHz通信模块连接，控制模块用于在监测到MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动5.8GHz通信模块工作以接收RSU发送的路径标识信息。电源模块用于给复合通行卡供电。本发明实施例电路简单，成本较低，而且由于5.8GHz通信模块的接收灵敏度大于唤醒灵敏度，因此通信距离增大，避免了因为通讯距离不够且车流量大造成的漏标识问题。

Description

复合通行卡和路径标识方法

技术领域

本发明实施例涉及道路收费技术领域，尤其涉及一种复合通行卡和路径标识方法。

背景技术

随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路网不断延伸，收费区域不断扩大，车辆在出口和入口之间可能存在多种行车路径，涉及到不同的费用计算与通行费拆分。为了实现精确收费、精确拆分，高速公路多路径识别成为高速公路建设与运营的一个重要研究问题。

复合通行卡(Compound Pass Card，简称CPC)是集5.8GHz和13.56MHz通信功能于一体，支持入口信息和路径信息读写功能，在高速公路收费站入口车道发放给车辆、出口车道收回的可重复使用的通行介质。复合通行卡能够实现整个路径识别。现有的复合通行卡的5.8GHz路径标识方案是，先从休眠状态被标识路侧单元(Road Side Unit，简称RSU)唤醒，再切换到正常工作状态，接收RSU下发的通讯数据帧，进而完成整个标识过程。

由于复合通行卡是从休眠状态被唤醒，休眠状态处于低功耗状态，因此唤醒灵敏度较低，导致唤醒过程中复合通行卡与RSU的通信距离较短，从而造成漏标识的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种复合通行卡和路径标识方法，用于解决现有技术中复合通行卡与RSU的通信距离较短，从而造成漏标识的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种复合通行卡，包括：

5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；

其中，所述5.8GHz通信模块，用于接收路侧单元RSU发送的路径标识信息；

所述13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；

所述控制模块与所述5.8GHz通信模块连接，所述控制模块用于在监测到人工半自动收费***MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息；

所述电源模块分别与所述5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块和控制模块连接，用于给所述复合通行卡供电。

可选的，所述5.8GHz通信模块连接有5.8GHz天线。

可选的，所述13.56MHz通信模块连接有13.56MHz天线。

可选的，所述控制模块，具体用于执行以下步骤：

步骤A、在监测到所述MTC入口操作时，启动第一定时器；所述第一定时器的计时时长为所述第一预设时长；

步骤B、当所述第一定时器的计时时长到达时，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，并启动第二定时器；所述第二定时器的计时时长为第二预设时长；

步骤C、当所述第二定时器的计时时长到达时，则启动第一定时器，重复执行步骤B，直至监测到MTC出口操作。

可选的，所述控制模块，具体用于：

在所述第二预设时长内，每隔第三预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息。

可选的，所述控制模块，具体用于：

在启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息之前，将所述复合通行卡的工作状态由休眠模式切换为接收模式。

可选的，所述第一预设时长为根据所述复合通行卡的通信距离以及车辆的车速确定的预设时长。

可选的，所述第二预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间与发送间隔时间确定的预设时长。

可选的，所述第三预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间确定的预设时长。

可选的，接收所述RSU发送的路径标识信息的持续时长为根据信标服务表BST数据的位速率确定的预设时长。

第二方面，本发明实施例提供一种复合通行卡的路径标识方法，应用于如第一方面任一项所述的复合通行卡，所述方法包括：

监测人工半自动收费***MTC入口操作；

若监测到所述MTC入口操作后，每隔第一预设时长，接收路侧单元RSU发送的路径标识信息。

本发明实施例提供的复合通行卡和路径标识方法，包括：5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；其中，所述5.8GHz通信模块，用于接收路侧单元RSU发送的路径标识信息；所述13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；所述控制模块与所述5.8GHz通信模块连接，所述控制模块用于在监测到人工半自动收费***MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息；所述电源模块分别与所述5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块和控制模块连接，用于给所述复合通行卡供电，由于控制模块在每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，因此不需要唤醒天线和唤醒电路，电路简单，成本较低，而且由于5.8GHz通信模块的接收灵敏度大于唤醒灵敏度，因此通信距离增大，有效的避免了因为通讯距离不够且车流量大造成的漏标识问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的复合通行卡的结构示意图；

图2为现有的复合通行卡的应用场景示意图；

图3为本发明提供的复合通行卡一实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的复合通行卡一实施例的应用场景示意图；

图5为本发明提供的复合通行卡另一实施例的应用场景示意图；

图6为本发明提供的复合通行卡的路径标识方法一实施例的流程图；

图7为本发明提供的复合通行卡的路径标识方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以下，对本申请中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

人工半自动收费***(Manual Toll Collection，简称MTC)就是现有的人工收费***。

不停车电子收费***(Electronic Toll Collection，简称ETC)是在收费型高速公路上，收费站通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通讯，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，完成收费处理过程的一种全自动收费***。

复合通行卡(Compound Pass Card，简称CPC)，是一种用于MTC车道的具有13.56MHz读卡和5.8GHz标识功能的复合通行卡。

路侧单元(Road Side Unit，简称RSU)是ETC***中，安装在路侧，采用专用短程通讯(Dedicated Short Range Communication，简称DSRC)技术，与车载单元进行通讯，实现车辆身份识别，电子收费的装置。

信标服务表(Beacon Service Table，简称BST)在路径标识过程中，携带路径信息。

现有的CPC卡的工作过程如下：

图1为现有的复合通行卡的结构示意图。图2为现有的复合通行卡的应用场景示意图。如图1、图2所示，当司机驾车至高速公路MTC入口时，工作人员会通过读卡器将车辆信息、入口信息写入CPC卡中，然后把CPC卡交给司机，抬杆放行。CPC卡检测到入口信息后，打开自身“5.8GHz部分”的1号天线(唤醒天线)，此时CPC卡可以被标识RSU唤醒；在箭头所处区域CPC卡处于低功耗的休眠状态；当车辆经过标识RSU且被唤醒时，主控部分开始切换至正常工作模式，并打开2号天线(收发天线)，此时CPC卡可以与标识RSU完成整个路径标识过程，并进入休眠模式，等待下一次标识过程或者MTC出口读卡收费。在MTC出口司机将CPC卡交回，收费员通过读卡器读出CPC卡内路径标识信息。读卡器与图中13.56MHz读卡部分通信。

由于现有的复合通行卡是从休眠状态被唤醒，休眠状态处于低功耗状态，因此唤醒灵敏度较低，导致唤醒过程中复合通行卡与RSU的通信距离较短；而且由于复合通行卡内部包含唤醒电路，导致电路较复杂，成本较高。

本发明基于上述问题，提出一种复合通行卡，不需要唤醒天线和唤醒电路，控制模块在每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，由于5.8GHz通信模块的接收灵敏度大于唤醒灵敏度，因此通信距离增大，而且电路简单，成本较低。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图3为本发明提供的复合通行卡一实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例的复合通行卡，可以包括：

5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；

其中，所述5.8GHz通信模块，用于接收路侧单元RSU发送的路径信息；

所述13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；

所述控制模块与所述5.8GHz通信模块连接，用于在监测到人工半自动收费***MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息；

所述电源模块分别与所述5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块和控制模块连接，用于给所述复合通行卡供电。

具体的，本发明实施例中的复合通行卡，5.8GHz部分只保留原有方案的2号收发天线，即连接有5.8GHz天线。

控制模块在监测到MTC入口操作后，以一定的时间间隔(第一预设时长N)，启动5.8GHz通信模块(如5.8GHz5.8GHz通信模块)工作一段时间(如第二预设时长M)，等待接收RSU发送的路径标识信息，路径标识信息可以以BST的形式发送。

可选的，在实际应用中，控制模块可以包括在主控模块中，也可以包括在5.8GHz通信模块中。

可选的，在实际应用中，所述控制模块，具体用于：

在启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息之前，将所述复合通行卡的工作状态由休眠模式切换为接收模式。

具体的，由于复合通行卡在没有与RSU通信之前处于休眠状态，因此在启动5.8GHz通信模块工作之前，需要将所述复合通行卡的工作状态由休眠模式切换为接收模式。

在第一预设时长到达时，启动5.8GHz通信模块工作以接收RSU发送的路径标识信息，若在M时间内收到RSU下发的携带路径标识信息的BST，则切换工作模式至正常工作模式，与RSU通信完成整个路径标识过程。再次间隔第一预设时长后，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息。

可选的，在实际应用中，所述控制模块，具体用于执行以下步骤以实现上述功能：

步骤A、在监测到所述MTC入口操作时，启动第一定时器；所述第一定时器的计时时长为所述第一预设时长；

步骤B、当所述第一定时器的计时时长到达时，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，并启动第二定时器；所述第二定时器的计时时长为第二预设时长；

步骤C、当所述第二定时器的计时时长到达时，则启动第一定时器，重复执行步骤B，直至监测到MTC出口操作。

具体的，在监测到所述MTC入口操作时，启动第一定时器，第一定时器的计时时长为第一预设时长N，当第一定时器的计时时长到达时，启动所述5.8GHz通信模块工作第二预设时长M，等待接收路径标识信息。此时，启动第二定时器，第二定时器的计时时长为第二预设时长M。若在M时间内收到RSU下发的路径标识信息，则切换工作模式至正常工作模式，与RSU通信完成整个路径标识过程。当第二定时器的计时时长到达时，则再次启动第一定时器，重复执行步骤B，直至监测到MTC出口操作后，关闭第一定时器，第二定时器和5.8GHz通信模块。

采用定时接收的工作方式，利用5.8GHz通信模块的接收灵敏度大于唤醒灵敏度这一特点，较现有的“先唤醒再接收”的工作方式，通信距离上大大增加，有效的避免了因为通讯距离不够且车流量大造成的漏标识问题。

采用定时接收的工作方式，可以省去唤醒电路部分，减少PCB面积，有效的降低了整机的制造成本和电路复杂度。

图4为本发明提供的复合通行卡一实施例的应用场景示意图。示例性的，如图4所示，车辆进入MTC入口，复合通行卡在监测到所述MTC入口操作时，以一定的时间间隔，启动5.8GHz通信模块。在进入MTC入口之后，复合通行卡处于定时接收状态，待行车至RSU的有效通讯区域后，与RSU通讯，完成标识过程。本发明实施例的复合通行卡与RSU的有效通讯距离大大增加由原来的L1增加到L2。在MTC出口司机将复合通行卡交回，收费员通过读卡器读出复合通行卡内路径标识信息，通过以上过程可以实现精确收费。

本实施例提供的复合通行卡中，包括：5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；其中，所述5.8GHz通信模块，用于接收路侧单元RSU发送的路径标识信息；所述13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；所述控制模块与所述5.8GHz通信模块连接，所述控制模块用于在监测到人工半自动收费***MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息；所述电源模块分别与所述5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块和控制模块连接，用于给所述复合通行卡供电，由于控制模块在每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，因此不需要唤醒天线和唤醒电路，电路简单，成本较低，而且由于5.8GHz通信模块的接收灵敏度大于唤醒灵敏度，因此通信距离增大，有效的避免了因为通讯距离不够且车流量大造成的漏标识问题。

图5为本发明提供的复合通行卡另一实施例的应用场景示意图。上述实施例的基础上，进一步的，如图5所示，出于减小功耗的考虑，可以根据实际需求优化“M”阶段。将“M”阶段，以“K”为时间间隔，定期的启动持续时间为“Y”的数据帧或者信号强度监测，其中0≤Y≤M。在“K”阶段，***仍处于低功耗状态。

可选的，所述控制模块，具体用于：

在所述第二预设时长内，每隔第三预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息。

具体的，在第二预设时长内，不需要一直启动5.8GHz通信模块工作，只需每隔第三预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作第四预设时长Y即可。

可选的，所述控制模块，具体用于执行以下步骤：

步骤B1、在所述第二预设时长内，启动所述第三定时器；所述第三定时器的计时时长为所述第三预设时长；

步骤B2、当所述第三定时器的计时时长到达时，启动所述收发天线模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，并启动所述第四定时器；所述第四定时器的计时时长为第四预设时长；

步骤B3、当所述第四定时器的计时时长到达时，则启动所述第三定时器，重复执行步骤B2，直至所述第二定时器的计时时长到达。

示例性的，在启动第二定时器时，启动第三定时器，第三定时器的定时时长为第三预设时长K。当所述第三定时器的计时时长到达时，则启动5.8GHz通信模块工作以接收RSU发送的路径标识信息，并启动第四定时器，第四定时器的定时时长为第四预设时长Y。当所述第四定时器的计时时长到达时，再次启动第三定时器，重复上述过程，直至监测到MTC出口操作后，关闭第一定时器，第二定时器、第三定时器、第四定时器和5.8GHz通信模块。

在实际应用中，可以将定时接收时间间隔“N”、定时接收持续时间“M”以及“M”阶段的定时接收时间间隔“K”协调好，可以在保证正常通讯的前提下，降低***的功耗。

可选的，第一预设时长为根据所述复合通行卡的通信距离以及车辆的车速确定的预设时长。

具体的，第一预设时长N的大小取决于复合通行卡的通信距离大小以及车速，由此可计算出车辆通过复合通行卡的通信区域的时间，N要小于通过该区域时间，保证在该通信区域内能开启接收监测是否有下行DSRC数据(即路径标识信息)，保证不会出现漏测。示例性的，通信距离大小大约50到500米之间，车速按照我国高速限速120km/h计算，可以得出N的时间范围大约是1秒到10秒之间。

可选的，第二预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间与发送间隔时间确定的预设时长。

具体的，第二预设时长M的大小主要由RSU下发广播BST的发送间隔时间和BST数据本身的发送持续时间来确定。M可以大于等于两个BST持续时间加数据发送的间隔时间。

可选的，第三预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间确定的预设时长。

具体的，第三预设时长K的大小由广播BST数据本身的发送持续时间来确定，K要小于或等于BST数据本身的发送持续时间。例如小于1毫秒。

可选的，接收所述RSU发送的路径标识信息的持续时长为根据信标服务表BST数据的位速率确定的预设时长。

具体的，接收RSU发送的路径标识信息的持续时长Y的时间由下行数据的位速率决定，Y的大小要大于下行数据一个比特位的时间。保证可以完整收到一个比特位。例如大于4微秒。

上述具体实施方式中，可以通过在第二预设时长内，每隔第三预设时长，启动5.8GHz通信模块，在不启动5.8GHz通信模块时，处于休眠状态，从而可以减小功耗。

图6为本发明提供的复合通行卡的路径标识方法一实施例的流程图。图7为本发明提供的复合通行卡的路径标识方法另一实施例的流程图。如图6所示，本实施例的方法应用于如上述任一实施例中所述的复合通行卡，所述方法可以包括：

步骤601、监测人工半自动收费***MTC入口操作；

步骤602、若监测到所述MTC入口操作后，每隔第一预设时长，接收路侧单元RSU发送的路径标识信息。

可选的，步骤602具体可以通过以下步骤实现：

步骤A、在监测到所述MTC入口操作时，启动第一定时器；所述第一定时器的计时时长为所述第一预设时长；

步骤B、当所述第一定时器的计时时长到达时，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，并启动第二定时器；所述第二定时器的计时时长为第二预设时长；

步骤C、当所述第二定时器的计时时长到达时，则启动第一定时器，重复执行步骤B，直至监测到MTC出口操作。

可选的，步骤B具体可以通过以下步骤实现：

在所述第二预设时长内，每隔第三预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息。

可选的，在启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息之前，将所述复合通行卡的工作状态由休眠模式切换为接收模式。

可选的，所述5.8GHz通信模块为5.8GHz5.8GHz通信模块。

具体的，如图7所示，监测到MTC入口操作后，启动第一定时器，当第一定时器的计时时长到达时，启动5.8GHz通信模块工作以接收RSU发送的路径标识信息。此时，启动第二定时器，第二定时器的计时时长为第二预设时长M。若在M时间内收到RSU下发的路径标识信息，则切换工作模式至正常工作模式，与RSU通信完成整个路径标识过程；若在M时间内未收到RSU下发的路径标识信息，则继续执行上述步骤。当第二定时器的计时时长到达时，则再次启动第一定时器，重复执行上述步骤，直至监测到MTC出口操作后，关闭第一定时器，第二定时器和5.8GHz5.8GHz通信模块。

可选的，所述第一预设时长为根据所述复合通行卡的通信距离以及车辆的车速确定的预设时长。

可选的，所述第二预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间与发送间隔时间确定的预设时长。

可选的，所述第三预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间确定的预设时长。

可选的，接收所述RSU发送的路径标识信息的持续时长为根据信标服务表BST数据的位速率确定的预设时长。

本实施例的方法，可以应用于如上述任一实施例中所述的复合通行卡，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种复合通行卡，其特征在于，包括：

5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块、控制模块和电源模块；

其中，所述5.8GHz通信模块，用于接收路侧单元RSU发送的路径标识信息；

所述13.56MHz通信模块，用于与高速公路出口或入口的读卡器通信；

所述控制模块与所述5.8GHz通信模块连接，所述控制模块用于在监测到人工半自动收费***MTC入口操作后，每隔第一预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息；

所述电源模块分别与所述5.8GHz通信模块、13.56MHz通信模块和控制模块连接，用于给所述复合通行卡供电。

2.根据权利要求1所述的复合通行卡，其特征在于，所述5.8GHz通信模块连接有5.8GHz天线。

3.根据权利要求1或2所述的复合通行卡，其特征在于，所述13.56MHz通信模块连接有13.56MHz天线。

4.根据权利要求1或2所述的复合通行卡，其特征在于，所述控制模块，具体用于执行以下步骤：

步骤A、在监测到所述MTC入口操作时，启动第一定时器；所述第一定时器的计时时长为所述第一预设时长；

步骤B、当所述第一定时器的计时时长到达时，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息，并启动第二定时器；所述第二定时器的计时时长为第二预设时长；

步骤C、当所述第二定时器的计时时长到达时，则启动第一定时器，重复执行步骤B，直至监测到MTC出口操作。

5.根据权利要求4所述的复合通行卡，其特征在于，所述控制模块，具体用于：

在所述第二预设时长内，每隔第三预设时长，启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息。

6.根据权利要求1或2所述的复合通行卡，其特征在于，所述控制模块，具体用于：

在启动所述5.8GHz通信模块工作以接收所述RSU发送的路径标识信息之前，将所述复合通行卡的工作状态由休眠模式切换为接收模式。

7.根据权利要求1或2所述的复合通行卡，其特征在于，所述第一预设时长为根据所述复合通行卡的通信距离以及车辆的车速确定的预设时长。

8.根据权利要求4所述的复合通行卡，其特征在于，所述第二预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间与发送间隔时间确定的预设时长。

9.根据权利要求5所述的复合通行卡，其特征在于，所述第三预设时长为根据信标服务表BST的发送持续时间确定的预设时长；

接收所述RSU发送的路径标识信息的持续时长为根据信标服务表BST数据的位速率确定的预设时长。

10.一种复合通行卡的路径标识方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的复合通行卡，所述方法包括：

监测人工半自动收费***MTC入口操作；

若监测到所述MTC入口操作后，每隔第一预设时长，接收路侧单元RSU发送的路径标识信息。