CN112149785A - 通行卡读写设备、抗干扰方法及设备 - Google Patents

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Abstract

一种通行卡读写设备，包括读写电路、NFC感应电路，5.8G模块以及5.8G天线。所述读写电路用于读写通行卡中的信息。所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号。所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。在该通行卡读写设备中，通过5.8G模块产生干扰信号。复合通行卡中的5.8G部分由于受到干扰信号的屏蔽作用，无法正常接收门架RSU的天线信号。因此，复合通行卡在缴费过程中不会产生5.8G中断，进而可以顺畅完成缴费过程。

Description

通行卡读写设备、抗干扰方法及设备
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种通行卡读写设备，以及一种用于通行卡读写的抗干扰方法及设备。
背景技术
随着我国高速公路的不断发展，目前已形成了巨大的高速公路交通网，高速公路的交叉线路也多了起来，但这种环路现象却造成了高速公路收费运营中的一个难题，即“路径多义性问题”。为此，多义路径识别***应用而生，此***降低了高速公路运营成本、实现了各个高速公路的联网收费并进行费用的合理拆分。其中MTC(Manual Toll Collectionsystem，人工半自动收费车道)车辆以复合通行卡为路径信息载体，实现路径标识或计费。
目前复合通行卡天线包括5.8G和13.56M两部分，使用流程为MTC车辆做入口通过13.56M读写设备写入口信息，并且打开5.8G模块，车辆行驶经过门架RSU天线附近，通过5.8G的DSRC信号完成相应路径的标示或计费。然后在出口位置通过13.5M读写设备进行出***易操作，交易完成后关闭5.8G模块。然而，现有的复合通行卡在扣费时有时会出现扣费交易不顺畅的现象，从而影响出口车辆的通行效率。
发明内容
基于上述问题，本发明实施例提供了一种通行卡读写设备、抗干扰方法及设备，旨在解决复合通行卡在扣费时出现的扣费交易不顺畅的问题。
经研究发现，复合通行卡产生扣费交易不顺畅的问题的根源为：目前复合通行卡的5.8G模块上大多采用全向接收天线，具有较高接收灵敏度，且5.8G模块和13.56M模块同时打开时候前者具有更高优先响应级别。由于部分出口位置因为距离门架RSU(Road SideUnit，路侧单元)天线较近，出口收费站读写器区域范围内复合通行卡仍然可以接收到门架RSU天线的5.8G微弱信号，导致13.56M读写设备进行出口收费操作时候因为复合通行卡优先响应5.8G信号而表现为交易不顺畅的现象，进而影响出口车辆通行效率。
基于此，本发明实施例提供了一种通行卡读写设备，包括读写电路、NFC感应电路，5.8G模块以及5.8G天线。所述读写电路用于读写通行卡中的信息。所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号。所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
可选地，所述通行卡读写设备还包括放大电路，所述放大电路设置在所述NFC感应电路和所述5.8G模块之间，所述放大电路用于将所述NFC感应电路输出的控制信号放大并输出至所述5.8G模块。
可选地，所述放大电路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R31连接至所述NFC感应电路，且通过第二电阻R30接地，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的集电极连接至所述5.8G模块，且通过第三电阻R32连接至电源电压，所述第一三极管Q1的集电极通过第一电容C3接地。
可选地，所述放大电路还包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极连接所述NFC感应电路，所述第一二极管D1的负极连接所述第一电阻R31。
可选地，所述通行卡读写设备还包括供电电路，所述供电电路包括供电芯片U1，所述供电芯片U1包括电源输入脚，电压输出脚和接地脚，所述电源输入脚连接电源电压，所述接地脚接地，所述电压输出脚通过第二电容C8接地，所述电压输出脚通过第四电阻R4连接至所述5.8G模块用于输出模拟电压，所述电压输出脚通过第五电阻R36连接至所述5.8G模块用于输出数字电压。
可选地，所述干扰信号为相同频率的连续随机信号。
可选地，所述干扰信号为连续PN9(Pseudo-Noise，伪随机序列)信号。
可选地，所述5.8G模块所发射的信号强度小于或等于0dbm。
可选地，所述干扰信号的发射功率P应满足P≥67+20Log(L1)-g101-g102，其中，g101为所述5.8G天线的增益，单位为dbi；g102为通行卡接收到的天线增益，单位为dbi；L1为通行卡与所述5.8G天线的距离，单位为Km。
可选地，所述通行卡读写设备还包括通信接口，所述通信接口连接所述5.8G模块，所述通信接口用于接收上位机发送的控制信号以控制所述5.8G模块产生干扰信号。
本发明实施例还提供了一种通行卡读写设备抗干扰方法，包括：
提供NFC感应电路，所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号；
提供5.8G模块以及5.8G天线，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
本发明实施例还提供了一种抗干扰设备，用于通行卡读写，包括：NFC感应电路，5.8G模块以及5.8G天线，所述NFC感应电路用于当读写设备读写通行卡中的信息时产生控制信号，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
在本发明实施例提供的通行卡读写设备，抗干扰方法和抗干扰设备中，当所述读写电路读写通行卡中的信息时，通过NFC感应电路产生控制信号，然后通过5.8G模块根据所述控制信号产生干扰信号，并将干扰信号通过5.8G天线发送至外界。此时，复合通行卡中的5.8G部分由于受到干扰信号的屏蔽作用，无法正常接收门架RSU的天线信号。从而复合通行卡在写出口流程中不会产生5.8G中断，进而可以顺畅完成写出口整个流程的操作。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的通行卡读写设备的***框图。
图2为本发明实施例提供的放大电路的电路原理图。
图3为图1中的5.8G模块的电路原理图。
图4为图1中的供电电路的电路原理图。
图5为本发明另一实施例提供的通行卡读写设备抗干扰方法的示意图。
图6为本发明另一实施例提供的抗干扰设备的***框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参见图1，本发明实施例提供了一种通行卡读写设备100，包括读写电路110、NFC感应电路120，5.8G模块130以及5.8G天线140。所述读写电路110用于读写通行卡中的信息。所述NFC感应电路120用于当所述读写电路110读写通行卡中的信息时产生控制信号。所述5.8G模块130用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线140发送至外界。具体地，所述读写电路110读写通行卡中的信息所采用的是射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，是一种利用射频通信技术实现的非接触式自动识别技术。所述读写电路110设置有读写器天线，所述通行卡中设置有标签天线，所述读写电路110与所述通行卡采用电感耦合方式进行能量传递与通信。在读写过程中，所述读写电路110的天线线圈产生高频强电磁场，磁场穿过线圈的横截面和线圈周围空间，使得靠近读写器天线线圈的标签天线在交变磁场中产生感应电压。所述感应电压经过整流滤波电容后激活通行卡内部电路，通行卡即向所述读写电路110发送其存储在ROM中的信息。然后所述读写电路110通过其内部的天线读写所述通行卡内部的信息。在所述读写电路110通过天线向通行卡发送信息的过程中，所述NFC感应电路120可以感应到所述读写电路110的天线所发送的信号，从而产生控制信号给所述5.8G模块130，以使所述5.8G模块130产生干扰信号。此时，复合通行卡中的5.8G部分由于受到干扰信号的屏蔽作用，无法正常接收门架RSU的天线信号。从而使得所述复合通行卡在写出口流程中不会产生5.8G中断，进而可以顺畅完成写出口整个流程的操作。
请参见图2，所述通行卡读写设备100还包括放大电路150。所述放大电路150设置在所述NFC感应电路120和所述5.8G模块130之间。所述放大电路150用于将所述NFC感应电路120输出的控制信号放大并输出至所述5.8G模块130。由于所述NFC感应电路120所产生的感应信号较为微弱，需要通过所述放大电路150来提升所述感应信号的信号强度。在本实施例中，所述放大电路150包括第一三极管Q1。所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R31连接至所述NFC感应电路120，且通过第二电阻R30接地。所述第一三极管Q1的发射极接地。所述第一三极管Q1的集电极连接至所述5.8G模块130，且通过第三电阻R32连接至电源电压VCC。所述电源电压VCC为3.3V的直流电压。所述第一三极管Q1的集电极通过第一电容C3接地。所述放大电路150还包括第一二极管D1。所述第一二极管D1的正极连接所述NFC感应电路120，所述第一二极管D1的负极连接所述第一电阻R31。在使用过程中，所述NFC感应电路120作为13.56MHz读写识别的传感器，其包括13.56MHz的感应线圈ant2。所述感应线圈ant2设置在所述读写电路110的感应区域之内。所述感应线圈ant2的感应电压经过第一二极管D1后，通过所述第一电阻R31和所述第二电阻R30组成的分压电路分压后提供到所述第一三极管Q1的基极，再由所述第一三极管Q1的集电极反向放大后，由所述第三电阻R32和所述第一电容C3构成的一阶低通滤波后输入到所述5.8G模块130。
请参见图3，所述5.8G模块130包括数据接收脚PA08，天线信号输出脚SL_ANTP和SL_ANTN，数字电源输入脚HD_DVDD和模拟电源输入脚HD_AVDD。所述数据接收脚PA08用以接收所述NFC感应电路120所传输的感应电压信号。在本实施例中，所述数据接收脚PA08连接到所述第一三极管Q1的集电极。所述天线信号输出脚SL_ANTP和SL_ANTN连接到所述5.8G天线140，用以根据所述NFC感应电路120所传输的感应电压信号控制所述5.8G天线140发送干扰信号。在本实施例中，所述5.8G天线140为PCB印制全向或定向天线ant1。根据需要，所述干扰信号为相同频率的连续随机信号。具体地，所述干扰信号为连续PN9(Pseudo-Noise，伪随机序列)信号。具体地，所述天线信号输出脚正极SL_ANTP通过电容C23接地，所述天线信号输出脚负极SL_ANTN通过电容C22连接到所述5.8G天线140。所述电容C23的与所述所述天线信号输出脚负极SL_ANTN连接的一端通过电感L3接地；所述电容C23的与所述5.8G天线140连接的一端通过电感L4接地。所述电容C22，电容C23，电感L3，电感L4用以实现双端到单端巴伦转换以及匹配作用。所述数字电源输入脚HD_DVDD用以接收外界输入的数字电压，所述外界输入的数字电压通过第三电容C1接地。所述模拟电源输入脚HD_AVDD用以接收外界输入的模拟电压，所述外界输入的模拟电压通过电容C12接地。根据需要，所所述5.8G模块还包括通信接口PA09/UART0_TXD和PA10/UART0_RXD，所述通信接口PA09/UART0_TXD和PA10/UART0_RXD用于接收上位机发送的控制信号以控制所述5.8G模块产生干扰信号。
请参见图4，所述通行卡读写设备100还包括供电电路160。所述供电电路160包括供电芯片U1。所述供电芯片U1包括电源输入脚Vin，电压输出脚Vout和接地脚GND。所述电源输入脚Vin连接电源电压VCC。所述接地脚GND接地。所述电压输出脚Vout通过第四电容C8和第五电容C9接地，从而用于输出电源电压VCC。所述电压输出脚Vout通过第四电阻R4连接至所述5.8G模块130用于输出模拟电压。所述电压输出脚Vout通过第五电阻R36连接至所述5.8G模块130用于输出数字电压。将数字电压部分和模拟电压部分开的目的在于减小数字电压部分带给模拟电压部分的干扰。
所述通行卡读写设备100的工作过程如下：
1、将通行卡放置在所述读写电路110的感应区域内，由于所述NFC感应电路120也在所述读写电路110的感应区域内，所述NFC感应电路120可以接收到所述读写电路110在读写通行卡信息时，通行卡发出的信号。
2、所述所述5.8G模块130上电复位后进行初始化，进入空闲状态。定时循环读取数据接收脚PA08，或者通信接口PA09/UART0_TXD和PA10/UART0_RXD所接收到的指令。
3、所述读写电路110在读写通行卡信息的过程中，按照ISO14443a协议发送13.56MHz载波信号。根据法拉第电磁感应原理，所述NFC感应电路120的感应线圈将会产生感应电压U1，经过第一二极管D1，第一电阻R31和第二电阻R30后在所述第一三极管Q1的基极产生一个输入电压U2。其中，U2＝(U1-0.6)*R30/(R31+R30)。通过第一电阻R31和第二电阻R30的取值使输入电压U2>0.6V使第一三极管Q1导通，从而使输入电压U2反向放大输出低电平到所述5.8G模块130。
4、所述5.8G模块130的数据接收脚PA08接收到所述放大电路150输出的低电平后，初始化内部寄存器发射5.8G射频进入干扰模式，从而发送干扰信号。所述干扰信号的具体频率应该与门架RSU天线频点对应，为5.83GHz或者5.84GHz。所述干扰信号为相同频率的连续随机信号。具体地，所述干扰信号为连续PN9(Pseudo-Noise，伪随机序列)信号。所述干扰信号的发射功率P在满足通行卡接收门限的情况下应该尽可能小。一般取通行卡接收到的信号强度>-40(dbm)。在实际应用过程中，所述5.8G天线140的增益为g101(dbi)，通行卡接收到的天线增益为g102(dbi)，在通行卡与所述5.8G天线140距离为L1(Km)的情况下，所述干扰信号的发射功率P应满足P≥67+20Log(L1)-g101-g102。
5、在所述读写电路110完成读写通行卡信息后，所述数据接收脚PA08恢复高电平，所述5.8G模块130读取电平延时t时间后关闭所述5.8G天线140退回至空闲状态。
请参见图5，本发明实施例还提供了一种通行卡读写设备抗干扰方法，包括：
提供NFC感应电路，所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号；
提供5.8G模块以及5.8G天线，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
请参见图6，根据需要，本发明实施例还提供了一种抗干扰设备200，用于通行卡读写，包括：NFC感应电路210，5.8G模块220以及5.8G天线230，所述NFC感应电路210用于当读写设备读写通行卡中的信息时产生控制信号，所述5.8G模块220用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线230发送至外界。根据需要，所述抗干扰设备200还可以包括放大电路，供电电路260和通信接口270，在此不再详述。
需要说明的是，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通行卡读写设备，其特征在于，包括读写电路、NFC感应电路，5.8G模块以及5.8G天线，所述读写电路用于读写通行卡中的信息，所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
2.如权利要求1所述的通行卡读写设备，其特征在于，还包括放大电路，所述放大电路设置在所述NFC感应电路和所述5.8G模块之间，所述放大电路用于将所述NFC感应电路输出的控制信号放大并输出至所述5.8G模块。
3.如权利要求1所述的通行卡读写设备，其特征在于，所述放大电路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R31连接至所述NFC感应电路，且通过第二电阻R30接地，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的集电极连接至所述5.8G模块，且通过第三电阻R32连接至电源电压，所述第一三极管Q1的集电极通过第一电容C3接地。
4.如权利要求3所述的通行卡读写设备，其特征在于，所述放大电路还包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极连接所述NFC感应电路，所述第一二极管D1的负极连接所述第一电阻。
5.如权利要求2-4任意一项所述的通行卡读写设备，其特征在于，还包括供电电路，所述供电电路包括供电芯片U1，所述供电芯片U1包括电源输入脚，电压输出脚和接地脚，所述电源输入脚连接电源电压，所述接地脚接地，所述电压输出脚通过第二电容C8接地，所述电压输出脚通过第四电阻R4连接至所述5.8G模块用于输出模拟电压，所述电压输出脚通过第五电阻R36连接至所述5.8G模块用于输出数字电压。
6.如权利要求1所述的通行卡读写设备，其特征在于，所述干扰信号为相同频率的连续随机信号。
7.如权利要求6所述的通行卡读写设备，其特征在于，所述干扰信号为连续PN9信号。
8.如权利要求1所述的通行卡读写设备，其特征在于，所述干扰信号的发射功率P应满足P≥67+20Log(L1)-g101-g102，其中，g101为所述5.8G天线的增益，单位为dbi；g102为通行卡接收到的天线增益，单位为dbi；L1为通行卡与所述5.8G天线的距离，单位为Km。
9.一种通行卡读写设备抗干扰方法，包括：
提供NFC感应电路，所述NFC感应电路用于当所述读写电路读写通行卡中的信息时产生控制信号；
提供5.8G模块以及5.8G天线，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
10.一种抗干扰设备，用于通行卡读写，包括：NFC感应电路，5.8G模块以及5.8G天线，所述NFC感应电路用于当读写设备读写通行卡中的信息时产生控制信号，所述5.8G模块用于根据所述控制信号产生干扰信号，并将所述干扰信号通过所述5.8G天线发送至外界。
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