CN111275976A - 车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质。方法包括：发送包括调频连续波的广播帧，其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号；根据车辆信息、回波信号对车辆进行识别。本公开提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过在广播帧中加入调频连续波，能够根据回波信号对车辆进行定位、追踪，从而更准确的确定允许通行车辆和不允许通行车辆，能够完善现有技术中的ETC***。

Description

车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本公开涉及车辆识别技术，尤其涉及一种车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着我国ETC(Electronic Toll Collection，电子不停车收费***)的快速发展，ETC车道的车流量不断增加，在一些车流量很大的站点，已经出现了同向双车道或者同向多车道的应用模式，由于ETC车辆逐渐增多，对整个ETC车道***提出来更高的要求。
现有技术中的ETC***，在车道内设置地感线圈，通过地感线圈感应是否有车辆通过。同时，需要RSU(Road Side Unit，路侧单元)与途径车辆设置的OBU(On board Unit，车载单元)进行通信，从而识别经过的车辆。
但是，当RSU的通讯区域内同时出现多个设置有OBU的车辆时，或者设置有OBU的车辆仅跟着未设置OBU的车辆时，会造成RSU误识别的问题，例如，误放行车辆，或放行邻道车辆等问题，因此，现有技术中的ETC***的功能并不完善。
发明内容
本公开提供一种车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中的ETC***功能不完善的问题。
本公开的第一个方面是提供一种车辆识别方法，包括：
发送包括调频连续波的广播帧，其中，所述广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；
接收所述车辆内设置的车载单元根据所述特殊广播帧发送的车辆信息，并接收所述调频连续波遇到所述车辆的回波信号；
根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别。
本公开的另一个方面是提供一种车辆识别装置，包括：
发送模块，用于发送包括调频连续波的广播帧，其中，所述广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；
接收模块，用于接收所述车辆内设置的车载单元根据所述特殊广播帧发送的车辆信息，并接收所述调频连续波遇到所述车辆的回波信号；
识别模块，用于根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别。
本公开的又一个方面是提供一种车辆识别设备，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如上述第一方面所述的车辆识别方法。
本公开的又一个方面是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述第一方面所述的车辆识别方法。
本公开提供的车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质的技术效果是：
本公开提供的车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质，包括：发送包括调频连续波的广播帧，其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号；根据车辆信息、回波信号对车辆进行识别。本公开提供的方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过在广播帧中加入调频连续波，能够根据回波信号对车辆进行定位、追踪，从而更准确的确定允许通行车辆和不允许通行车辆，能够完善现有技术中的ETC***。
附图说明
图1为本发明一示例性实施例示出的车辆识别的流程图；
图2为本发明另一示例性实施例示出的车辆识别方法的流程图；
图2A为本发明一示例性实施例示出的特殊广播帧的示意图；
图2B为本发明一示例性实施例示出的广播帧的示意图；
图2C为本发明一示例性实施例示出的回波信号与调频连续波的示意图；
图2D为本发明另一示例性实施例示出的回波信号与调频连续波的示意图；
图3为本发明一示例性实施例示出的车辆识别装置的结构图；
图4为本发明另一示例性实施例示出的车辆识别装置的结构图；
图5为本发明一示例性实施例示出的车辆识别设备的结构图。
具体实施方式
目前，很多车辆都会安装ETC***中的车在车载单元(OBU)，也叫做电子标签，用于在通过高速公路时，自动扣费，从而节约通行收费站的时间。车辆经过收费站时，先经过地感线圈，地感线圈感应到有车辆通过后，可以向ETC***反馈信号，从而使ETC***中的路侧单元向车辆发送信号，车辆内设置的OBU可以与ETC***的路侧单元进行交互，告知ETC***车辆信息，从而使ETC***根据数据库中的车辆信息，对车主的账户进行扣费。
但是，若设置有OBC的车辆紧跟着未安装OBC的车辆一起进入ETC车道，很容易造成误放行等干扰问题。若设置有多条ETC车道，当设置有OBC的车辆进入其中一条ETC车道时，还可能对其他相邻车道造成干扰，可能导致相邻车道中ETC车辆无法正常通行，甚至重复扣费等问题。
发明人发现，上述问题均是由于现有的ETC***无法对车辆进行定位引起的，因此，本实施例提供的方案中，通过在向车辆发送的广播帧中加入调频连续波，能够基于回波信号对车辆进行定位、追踪，从而更准确的对车辆进行识别。
图1为本发明一示例性实施例示出的车辆识别的流程图。
如图1所示，本实施例提供的车辆识别包括：
步骤101，发送包括调频连续波的广播帧，其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波。
其中，可以由ETC***中设置在收费站一侧的设备执行本实施例提供的方法，该方法可以是一个设备完成的，也可以是包括多个设备的一套设备完成的。
具体的，ETC***中，在车辆侧设置有车载单元(OBC)，在收费站设置有路侧单元(RSU)，还可以设置与RSU连接的计算设备。车载单元(OBC)设置在车辆上，用来与路侧单元进行微波通信。主要作为车辆的信息存储卡，如身份信息、属性信息等，以及用来作为与微波天线交互的通信中继器。
进一步的，路侧单元可以控制天线发射广播帧，具体可以在路侧单元上设置天线，也可以设置单独的天线，该天线能够与路侧单元进行连接。
实际应用时，天线可以按照预定频率向外发射广播帧，例如几十毫秒一次。
其中，广播帧包括现有技术中的特殊广播帧(BST)，还可以包括调频连续波。特殊广播帧可以采用FMO编码的ASK调制方式，频分双工通讯，下行帧码速256kb。该特殊广播帧可以以‘7E’为帧起始及结束标识。在‘7E’起始帧前，还可以包括唤醒信号，该唤醒信号可以由16个‘0’与16个‘1’作为帧同步信号。
具体的，调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)是连续波雷达发射信号的一种。可以在特殊广播帧结束标识‘7E’之后设置调频连续波，从而不会干扰车载单元接收特殊广播帧。
进一步的，车辆驶入天线的信号覆盖范围后，可以接收该广播帧，也就是接收特殊广播帧以及调频连续波。车载单元可以根据特殊广播帧向ETC***反馈车辆信息，调频连续波遇到车辆后，可以反射回波。
步骤102，接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号。
实际应用时，车载单元发出车辆信息后，可以由ETC***的天线接收这一信息，并反馈给路侧单元，路侧单元可以将这一信息反馈给收费用的服务器。调频连续波在传播过程中，会遇到车辆，从而反射回波，ETC***的天线可以接收这一回波信号，并将其反馈给路侧单元，路侧单元可以将这一信息反馈给收费用的服务器。
其中，基于回波信号，能够确定出车辆的位置信息，从而准确的确定出车辆信息与车辆位置的对应关系。例如，车辆A、B先后进入ETC车道，若A没安装车载单元，则无法反馈车辆信息，仅能够接收该车辆对应的回波信号。因此，能够基于这一信号确定有车辆通过，但是车辆没有安装OBC，因此，当车辆A到达抬杆位置后，不会允许该车辆通行。车辆B紧挨着进入天线覆盖范围后，若B安装有车载单元，则B可以向ETC***反馈车辆信息以及回波信号，使得ETC***能够确定车辆位置，并可以确定车辆未到达抬杆位置，从而避免车辆A通过收费站。
步骤103，根据车辆信息、回波信号对车辆进行识别。
具体的，当接收到车辆返回的车辆信息以及回波信号后，可以根据回波信号确定车辆位置，并确定车辆信息与这一位置具有对应关系，从而更准确的对车辆进行识别。因此，本实施例提供的方法，能够确定每辆车与其位置的对应关系，避免ETC车道内误放行的问题。
本实施例提供的方法用于对车辆进行识别，该方法由设置有本实施例提供的方法的设备执行，该设备通常以硬件和/或软件的方式来实现。
本实施例提供的车辆识别方法，包括：发送包括调频连续波的广播帧，其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号；根据车辆信息、回波信号对车辆进行识别。本实施例提供的方法，通过在广播帧中加入调频连续波，能够根据回波信号对车辆进行定位、追踪，从而更准确的确定允许通行车辆和不允许通行车辆，能够完善现有技术中的ETC***。
图2为本发明另一示例性实施例示出的车辆识别方法的流程图。
如图2所示，本实施例提供的车辆识别方法，包括：
步骤201，向天线发送广播指令，以使天线发射广播帧；其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波。
本实施例提供的方法中，可以由路侧单元向天线发送广播指令，以使天线发射广播帧。路侧单元可以定期向天线发送广播指令，例如，可以每50ms向天线发送一次广播指令。
其中，天线具有接收、发射信号的功能，可以同时接收、发射信号，互不影响。
具体的，广播帧包括现有技术中的特殊广播帧(BST)，还可以包括调频连续波。
图2A为本发明一示例性实施例示出的特殊广播帧的示意图。
如图2A所示，特殊广播帧可以采用FMO编码的ASK调制方式，频分双工通讯，下行帧码速256kb。该特殊广播帧可以以‘7E’为帧起始及结束标识。在‘7E’起始帧前，还可以包括唤醒信号，该唤醒信号可以由16个‘0’与16个‘1’作为帧同步信号。
进一步的，调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)是连续波雷达发射信号的一种。可以在特殊广播帧结束标识‘7E’之后设置调频连续波，从而不会干扰车载单元接收特殊广播帧。
图2B为本发明一示例性实施例示出的广播帧的示意图。
如图2B所示，在特殊广播帧的结束标识符‘7E’之后添加了调频连续波，从而根据调频连续波对车辆进行定位和追踪。图2B中还示意性的表示出了调频连续波的示意图，调频连续波可以是连续的三角波，B是调频连续波的带宽，f是调频连续波的频率，Tc是每个三角波的周期，TC′是两个三角波起始位置间的周期时长，Tf是每次发射的广播帧中，调频连续波的时长。
步骤202，接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号。
步骤202与步骤102的具体原理和实现方式类似，此处不再赘述。
步骤203，根据回波信号确定车辆位置信息，并确定车辆信息与车辆位置信息具有对应关系。
实际应用时，可以将出收费站前的区域设置为天线覆盖范围，使该区域内的OBC实时向ETC***反馈位置以及车辆信息。例如，可以在进入收费站到自动栏杆之前，都设置为天线覆盖范围。
其中，接收到车辆反馈的车辆信息以及回波信号后，可以根据回波信号确定车辆位置，并确定车辆信息对应的车辆的位置，就是确定的车辆位置。例如，车辆A，距离自动栏杆10米。
具体的，可以根据车辆位置确定其与自动栏杆间的距离，当车辆与自动栏杆间的距离小于预设值以后，可以根据车辆信息在数据库中确定对应的车主账户，并进行扣费，从而触发栏杆抬起，车辆能够自动通过收费站。
进一步的，根据回波信号确定车辆位置信息，具体可以包括：
根据调频连续波、回波信号确定频率差；
根据频率差、调频连续波的带宽、调频连续波的周期、光速确定车辆距离。
接收的回波信号与调频连续波的波形、频率均相同，只是相差一个频率差，因此，可以利用这一频率差确定车辆距离天线的距离，再根据这一距离确定车辆位置。可以直接比对发射的调频连续波和接收的回波信号，从而确定二者的频率差。
图2C为本发明一示例性实施例示出的回波信号与调频连续波的示意图。
如图2C所示，本实施例提供的方法中，调频连续波可以采用三角形连续波。
当车辆相对于天线静止时，收到的回波信号与调频连续波的相对关系如图2A所示，只在时间轴上存在偏移。此时，车辆速度为0。
实际应用时，可以按照下式确定天线到车辆的距离：
Figure BDA0001890975620000071
其中，R为距离，Δf是回波信号与调频连续波的频率差，T是调频连续波的周期，C是光速，B是调频连续波的带宽。
可以认为信号波在空气中的传播速度与光速一致，回波信号与调频连续波间的时间差，就是信号波传输到车辆又返回的时间。因此，可以认为：
Δt＝2R/C
其中，Δt是回波信号与调频连续波间的时间差。
另外，根据信号波的传输特性，可以确定：
Figure BDA0001890975620000072
因此，能够得到：
Figure BDA0001890975620000073
实际应用时，若车辆处于移动中，其相对于天线并不是相对静止的，而是有相对运动的，此时，可以根据上述方式确定车辆与天线间的距离，还可以确定车辆运行速度，从而更准确的对车辆进行定位。
当车辆与天线之间具有相对运动时，回波信号中会包含一个由于车辆运动而引起的多普勒频移fd，二者在时间轴和频率轴两个方向上都存在偏移。可以根据回波信号确定这一多普勒频移。
图2D为本发明另一示例性实施例示出的回波信号与调频连续波的示意图。
如图2D所示，回波信号在时间轴上相对于发出的调频连续波之间具有位移，回波信号起始频率，与发射的调频连续波的起始频率之间的差值，即为多普勒频移。可以直接比对回波信号以及调频连续波，从而确定出多普勒频移。
由多普勒效应可以确定：
Figure BDA0001890975620000081
其中，f0是调频连续波的频率，具体是指调频连续波的中心频率，V是车辆相对于天线的径向速度。因此，可以根据多普勒频移与调频连续波的频率确定车辆速度，具体可以根据下式确定速度V：
Figure BDA0001890975620000082
另外，在另一种数据处理过程中，还可以直接确定回波信号的正半周期正向调频的差额f上、后半周期负向调频的差额f下。
可以在接收回波信号后，直接把整个上升斜坡或者下降斜坡的采样值一起做FFT运算得到差拍频率，得到f上、f下。采样值的选择可以比较灵活地掐头去尾。
由于频率差、多普勒频移与f上、f下具有如下关系：
f上＝Δf-fd；
f下＝Δf+fd。
因此，可以基于f上、f下确定出多普勒频移fd：
Figure BDA0001890975620000083
又由于多普勒效应中：
Figure BDA0001890975620000084
因此，还可以根据下式确定速度V：
Figure BDA0001890975620000091
在这种实施方式中，可以根据正半周期正向调频的差额、后半周期负向调频的差额、调频连续波的频率确定车辆速度。
图3为本发明一示例性实施例示出的车辆识别装置的结构图。
如图3所示，本实施例提供的车辆识别装置，包括：
发送模块31，用于发送包括调频连续波的广播帧，其中，所述广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；
接收模块32，用于接收所述车辆内设置的车载单元根据所述特殊广播帧发送的车辆信息，并接收所述调频连续波遇到所述车辆的回波信号；
识别模块33，用于根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别。
本实施例提供的车辆识别装置，包括发送模块，用于发送包括调频连续波的广播帧，其中，广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；接收模块，用于接收车辆内设置的车载单元根据特殊广播帧发送的车辆信息，并接收调频连续波遇到车辆的回波信号；识别模块，用于根据车辆信息、回波信号对车辆进行识别。本实施例提供的装置，通过在广播帧中加入调频连续波，能够根据回波信号对车辆进行定位、追踪，从而更准确的确定允许通行车辆和不允许通行车辆，能够完善现有技术中的ETC***。
本实施例提供的车辆识别装置的具体原理和实现方式均与图1所示的实施例类似，此处不再赘述。
图4为本发明另一示例性实施例示出的车辆识别装置的结构图。
如图4所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供的车辆识别装置，所述发送模块31具体用于：
向天线发送广播指令，以使所述天线发射所述广播帧。
所述识别模块33包括：
第一确定单元331，用于根据所述回波信号确定车辆位置信息；
第二确定单元332，用于确定所述车辆信息与所述车辆位置信息具有对应关系。
所述第一确定单元331具体用于：
根据所述调频连续波、所述回波信号确定频率差；
根据所述频率差、所述调频连续波的带宽、所述调频连续波的周期、光速确定车辆距离。
所述第一确定单元331还具体用于：
根据所述回波信号确定多普勒频移；
根据所述多普勒频移、所述调频连续波的频率确定车辆速度。
本实施例提供的车辆识别装置的具体原理和实现方式均与图2所示的实施例类似，此处不再赘述。
图5为本发明一示例性实施例示出的车辆识别设备的结构图。
如图5所示，本实施例提供的车辆识别设备包括：
存储器51；
处理器52；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器51中，并配置为由所述处理器52执行以实现如上所述的任一种车辆识别方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，
所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的任一种车辆识别方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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)

1.一种车辆识别方法，其特征在于，包括：
发送包括调频连续波的广播帧，其中，所述广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；
接收所述车辆内设置的车载单元根据所述特殊广播帧发送的车辆信息，并接收所述调频连续波遇到所述车辆的回波信号；
根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送包括调频连续波的广播帧，包括：
向天线发送广播指令，以使所述天线发射所述广播帧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别，包括：
根据所述回波信号确定车辆位置信息，并确定所述车辆信息与所述车辆位置信息具有对应关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波信号确定车辆位置信息，包括：
根据所述调频连续波、所述回波信号确定频率差；
根据所述频率差、所述调频连续波的带宽、所述调频连续波的周期、光速确定车辆距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述回波信号确定车辆位置信息，还包括：
根据所述回波信号确定多普勒频移；
根据所述多普勒频移、所述调频连续波的频率确定车辆速度。
6.一种车辆识别装置，其特征在于，包括：
发送模块，用于发送包括调频连续波的广播帧，其中，所述广播帧包括用于与车辆通讯的特殊广播帧和调频连续波；
接收模块，用于接收所述车辆内设置的车载单元根据所述特殊广播帧发送的车辆信息，并接收所述调频连续波遇到所述车辆的回波信号；
识别模块，用于根据所述车辆信息、所述回波信号对所述车辆进行识别。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块具体用于：
向天线发送广播指令，以使所述天线发射所述广播帧。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述识别模块包括：
第一确定单元，用于根据所述回波信号确定车辆位置信息；
第二确定单元，用于确定所述车辆信息与所述车辆位置信息具有对应关系。
9.一种车辆识别设备，其特征在于，包括：
存储器；
处理器；以及
计算机程序；
其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-5任一种所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，
所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-5任一种所述的方法。
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