CN200965699Y - 用于路网收费***的车载单元装置 - Google Patents

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CN200965699Y CNU2006200612850U CN200620061285U CN200965699Y CN 200965699 Y CN200965699 Y CN 200965699Y CN U2006200612850 U CNU2006200612850 U CN U2006200612850U CN 200620061285 U CN200620061285 U CN 200620061285U CN 200965699 Y CN200965699 Y CN 200965699Y
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张起
罗瑞发
金文彪
杨成
刘咏平
李兴锐
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Abstract

本实用新型公开了一种用于路网收费***的车载单元装置，包括用于记录车辆行驶路径的入口信息的IC卡，微处理器，用于触发微处理器工作的载波检测电路，经射频模块与微处理器连接的天线单元，还包括一用于记录车辆行驶路径信息的存储单元，该存储单元与微处理器直接通信。本实用新型可以充分利用现有的收费模式和收费***，在解决多义性路径问题的同时节省了投资，并且具有高可靠性的数据通信效果，即使车辆在很高的速度行驶过程中，仍然可以保证稳定可靠的通信，非常适合高速公路使用。

Description

用于路网收费***的车载单元装置
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域，特别涉及一种用于路网收费***的车载单元装置。
背景技术
联网收费是目前高速公路收费方式的主要发展趋势，基本上所有发达地区都已实施了基于IC卡的高速公路联网收费***。在联网收费***中，精确拆分帐和结算是保证各高速公路业主利益的关键，而完整的、清晰的行车路径数据是实现精确拆分帐的基础。目前高速公路网日趋发达，在同一路网中，从相同的起点出发，到达相同的目的地，可以有多条不同的路径(多义性路径)供选择，而目前的收费***只能识别起点信息和目的地信息，没有路径信息，无法按实际行车路径来结算，造成高速公路业主利益分配不均，成为联网收费的一大问题——多义性路径识别问题。
例如，于2005年9月14日公开的中国发明专利申请CN 1667653，公开了一种用于高速公路收费***的车载单元(On Board Unit，简称OBU)，根据其公开文件的描述，该车载单元固定于行驶车辆内，并且该车载单元通过IC卡读写模块对非接触式IC卡或接触式IC卡进行读写、扣款等操作，其车载单元与IC卡是物理分离的。另外，因为车载单元是通过IC卡读写模块与IC卡进行通信，对于非接触式IC卡而言，其车载单元利用13.56MHz的射频信号与IC卡进行通信，其读写速度受到射频信号传输速率的限制，难以达到很高的速度；对于接触式IC卡而言，其车载单元通过接触式卡座与IC卡进行通信，如果IC卡与车载单元之间的接触关系不够紧密，同样会影响到两者之间的读写速度。因此，如果当车速很高时，该专利申请所述的车载单元与IC卡之间就可能发生通信错误；另外，该车载单元固定于车辆内，对于车主而言，增加了其额外的经济负担。此外，对于长途车辆而言，还存在本地车载单元与外地高速公路的收费***是否兼容的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种解决高速公路联网收费***中多义性路径识别问题的车载单元装置，具有高可靠性的数据通信效果。
本实用新型所采用的技术方案：一种用于路网收费***的车载单元装置，包括用于记录车辆行驶路径的入口信息的IC卡，微处理器，用于触发微处理器工作的载波检测电路，经射频模块与微处理器连接的天线单元，还包括一用于记录车辆行驶路径信息的存储单元，该存储单元与微处理器直接通信。
上述存储单元为非易失性存储体，可以存在于微处理器内部，也可以是独立的存储芯片。
上述载波检测电路的检测频率为13.56MHz，由感应线圈、滤波电容、整流/稳压电路连接组成，当检测电路检测到13.56MHz的载波信号后，立即输出一个触发信号至微处理器，使微处理器从休眠状态进入正常工作状态，即被唤醒。
上述天线单元由微带天线、声表面滤波器、匹配电容和电感相互连接组成，微带天线经声表面滤波器与匹配电容和电感连接。
上述射频模块由射频芯片、电容、晶振相互连接组成，其射频输入端和射频输出端与天线单元连接；该射频模块发送和接收的信号频率为433MHz，或915MHz，或2.4GHz。
上述IC卡可以是用塑料基片封装的标准IC卡，也可以绑定或贴装在电路板上，与电路板上的印刷天线连接，使之与电路板成为一体。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)采用了内置的目前已经在交通收费行业广泛使用的非接触式逻辑加密卡等IC卡，可以充分利用现有的收费模式和收费***，在解决多义性路径问题的同时节省了投资。
(2)采用了高灵敏度、高集成度的射频芯片，达到了小体积、低功耗、远距离通信、高可靠性数据通信的效果。在车辆行驶过程中所接收的路径信息被直接写入存储单元内，具有读写速度快等特点，因此可以提高车辆行驶的速度。经测试，当车辆行驶速度在0～200km/h时，路侧天线设备与车载单元之间的通信稳定可靠，非常适合高速公路使用。
(3)采用了13.56MHz载波检测电路，使车载单元OBU在有13.56MHz载波信号的情况下被快速触发，并在很短的时间内通过433MHz的无线链路完成信息交换，然后进入休眠状态；收费站收费车道中都有IC卡读写器，其读写天线连续发出13.56MHz载波，能快速将车载单元OBU唤醒，缩短了车载单元OBU数据交换时间并降低了功耗。
(4)采用了433MHz无线链路进行通信，具有通信距离远、饶过障碍物能力强的特点，且属于公用频段，易于应用。同时，采用纽扣式高能电池供电，缩小了车载单元OBU的体积。
附图说明
图1为本实用新型所述车载单元装置的原理框图；
图2为图1中所示天线单元的电路原理图；
图3为图1中所示射频模块的电路原理图；
图4为图1中所示13.56MHz载波检测电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式并不局限于此。
如图1所示，本实用新型所述车载单元10包括电池11、射频模块12、天线单元13、微处理器14、存储单元15、载波检测电路16和IC卡17。电池11给射频模块12、微处理器14、存储器15及载波检测电路16供电。载波检测电路16的输出端与微处理器14连接，用于触发微处理器14，使其进入工作状态。天线单元13经射频模块12与微处理器14连接。存储单元15为非易失性存储体，用来存放路径标识数据信息，可以存在于微处理器内部，也可以是独立的存储芯片，与微处理器14直接通信。车载单元10采用两种通信频率来适应远距离通信和近距离通信，其中远距离通信频率可选择433MHz、915MHz、2.4GHz等频率，由射频模块12和天线单元13实现，本实施例中对车载单元装置的描述选择433MHz；本实施例中车载单元的近距离无线通信频率为13.56MHz。IC卡在逻辑上为独立单元，符合ISO14443标准，其物理存在形式有两种：(1)用塑料基片封装的标准IC卡；(2)IC卡芯片绑定或贴装在电路板上，并与电路板上的印刷天线连接，使之与电路板成为一体。
如图2所示，天线单元13由微带天线ANT、声表面滤波器SAW、电容C41、C42、C31、电感L41、L32连接组成，声表面滤波器SAW的一端3与微带天线ANT相连，另一端1经电容C31、电容C42分别与射频输入端RF_IN、射频输出端RF_OUT连接。其中，电容C41、C42、电感L41、声表面滤波器SAW及微带天线ANT构成发送电路；电容C31、电感L32、声表面滤波器SAW及微带天线ANT构成接收电路。
如图3所示，射频模块12由射频芯片CC1000及芯片***元器件(晶振、电容、电感和电阻等)组成。射频芯片CC1000的射频输入端RF_IN与天线单元13的接收电路连接，射频输出端RF_OUT与天线单元13的发送电路连接。射频芯片CC1000通过引脚PALE、PDATA、PCLK、DCLK、DIO与微处理器14通信。
如图4所示，载波检测电路16由感应线圈、滤波电容、整流/稳压电路连接组成，使用的通信频率为13.56MHz。其中，电容C4、C5、C6组成一个滤波器，电容C17、C18、C19组成另外一个滤波器；二极管J3、J4、J5、J6构成整流电路，把线圈感应到的交流信号变成直流信号并输出至微处理器具有外部中断功能的引脚P_INTERRUP上。当信号过强时，稳压管J8起稳定电压的作用，保护微处理器。
车载单元的工作流程如下：初始时微处理器14设置为休眠模式，在路网入口处，载波检测电路16检测到读写机发射的13.56MHz信号后将微处理器14唤醒，之后通过射频模块12、天线单元13与读写机以433MHz频率进行通信，读写机向车载单元内IC卡写入相关的入口信息，清除车载单元内存储单元15的路径标识信息，把车载单元设置为工作模式。车载单元随车辆在路网内移动，此期间一直处于工作模式，每秒自动唤醒1次，检测有无路侧天线设备发射的路径标识信号，如果检测到标识信号，车载单元开始接收标识码信息，并在接收成功后把信息记录在内部的非易失性存储单元15中；车载单元在路网内接收到的路径标识码信息均被顺序保存在非易失性存储单元15中。在路网出口，车载单元被读写机的13.56MHz信号快速唤醒，之后与读写机进行通信，读写机读取车载单元保存的入口信息和路径标识信息，在信息读取成功后，读写机清除车载单元内的入口信息和路径标识信息，并把车载单元设置为极省电的休眠模式。车载单元作为收费信息载体在路网入口处发出后被放置在车上，随车辆在路网内移动，最终在路网出口处被收回。
如上所述，为本实用新型的最佳实施方式之一。尽管所述实例已经表示和描述了本实用新型，但并不表示对本实用新型自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的前提下，可在其形式上和细节上作出各种变化，所附的权利要求书覆盖了本实用新型精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims (8)

1.一种用于路网收费***的车载单元装置，包括用于记录车辆行驶路径的入口信息的IC卡，微处理器，用于触发微处理器工作的载波检测电路，经射频模块与微处理器连接的天线单元，其特征在于，还包括一用于记录车辆行驶路径信息的存储单元，该存储单元与微处理器直接通信。
2.根据权利要求1所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述存储单元为非易失性存储体，可以存在于微处理器内部，也可以是独立的存储芯片。
3.根据权利要求1所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述载波检测电路的检测频率为13.56MHz。
4.根据权利要求3所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述13.56MHz载波检测电路由感应线圈、滤波电容、整流/稳压电路连接组成，当检测电路检测到13.56MHz的载波信号后，立即输出一个触发信号至微处理器，使微处理器从休眠状态进入正常工作状态，即被唤醒。
5.根据权利要求1所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述天线单元由微带天线、声表面滤波器、匹配电容和电感相互连接组成，微带天线经声表面滤波器与匹配电容和电感连接。
6.根据权利要求1所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述射频模块由射频芯片、电容、晶振相互连接组成，其射频输入端和射频输出端与天线单元连接。
7.根据权利要求1或6所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述射频模块发送和接收的信号频率为433MHz，或915MHz，或2.4GHz。
8.根据权利要求1所述的用于路网收费***的车载单元装置，其特征在于，所述IC卡可以是用塑料基片封装的标准IC卡，也可以绑定或贴装在电路板上，与电路板上的印刷天线连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102968825A (zh) * 2011-09-07 2013-03-13 深圳市金溢科技有限公司 一种多义性路径收费方法、车载单元和***
CN103891095A (zh) * 2011-08-17 2014-06-25 照明能源有限公司 用于创建电动车辆充电网络的方法和***
CN104574529A (zh) * 2013-11-29 2015-04-29 深圳市金溢科技股份有限公司 提高车载单元唤醒性能的方法及实现该方法的车载单元

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