CN202748850U - 用于二义性路径识别***的车载单元、读写装置及*** - Google Patents

用于二义性路径识别***的车载单元、读写装置及*** Download PDF

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刘宇
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Abstract

本申请公开了一种用于二义性路径识别***的OBU、ODU及二义性路径识别***。其中,OBU包括第一天线及充电电池,该第一天线接收无线信号对所述充电电池实现充电。本申请实现了用于二义性路径识别***的OBU的无线充电功能,与现有技术中OBU采用一次性电池的方式相比,OBU可以反复充电使用,延长了OBU的使用寿命,同时减少了体积、厚度和重量,便于OBU在车辆上的安装、使用和维护。

Description

用于二义性路径识别***的车载单元、读写装置及***
技术领域
本申请涉及智能交通(ITS:Intelligent Transportation System),尤其涉及一种用于二义性路径识别***的车载单元(OBU:On Board Unit)、读写装置(或称桌面单元ODU:On Desk Unit)及***。
背景技术
用于高速公路、停车场等场合对车辆进行收费的二义性路径识别***中,车辆上安装的OBU通常为包含了IC卡在内的复合通行卡,该OBU的一种具体使用过程为:首先在高速公路入口,车辆上的OBU与ODU进行通讯,ODU将入口信息写入OBU中的IC卡;当车辆通过某一道路时,该道路上设置的信标基站将二义性识别数据写入OBU;在高速公路出口,OBU再次与ODU进行通讯,ODU读取OBU中的二义性识别数据以及IC卡中的入口信息、车辆信息等,从而完成对车辆的收费。
目前,这种OBU通常采用电量较大的一次性电池,一方面,OBU的使用寿命或者使用状态受到电池寿命的限制,另一方面,由于电池本身具有较大的体积和重量,导致OBU整体的厚度大、重量大、体积大,为安装和使用带来不便。
发明内容
本申请要解决的主要技术问题是,提供一种使用方便的用于二义性路径识别***的OBU、ODU及二义性路径识别***。
为解决上述技术问题,本申请提供一种用于二义性路径识别***的车载单元,包括第一天线及充电电池,所述第一天线接收无线信号对所述充电电池实现充电。
一种实施例中,还包括主控、存储卡和第一充电控制器,所述第一天线包括第一无线通讯接口和第一无线充电接口,所述第一无线通讯接口与所述存储卡连接,所述存储卡与所述主控连接,所述充电电池为所述主控供电,所述第一充电控制器连接在所述第一无线充电接口与充电电池之间,对所述第一无线充电接口接收的电能进行转换处理后输入所述充电电池。
一种实施例中,所述第一充电控制器包括天线切换电路,所述天线切换电路的电压输入端与所述第一无线充电接口相连,在感应到外部天线的场强大于预设值时,通过所述第一无线充电接口接收外部天线的无线信号提供的电能。
一种实施例中,所述天线切换电路包括钳位电路。一种实施例中,所述存储卡为IC卡,所述第一充电控制器包括第一充电开关,所述IC卡用于通过所述第一无线通讯接口接收充电指令后,在所述主控的控制下触发所述第一充电开关,从而利用所述第一充电开关导通所述第一无线充电接口,所述IC卡还用于在所述主控的控制下通过所述第一无线通讯接口向外部天线返回充电应答。
一种实施例中,所述第一充电控制器还包括电压处理器,用于通过整流电路和滤波电路对所述电能进行转换处理。
根据本申请的第二方面,本申请提供了一种用于二义性路径识别***的读写装置,包括第二天线和第二充电控制器,所述第二天线包括第二无线充电接口,所述第二充电控制器通过所述第二无线充电接口、以近场耦合的方式向车载单元中第一天线的第一无线充电接口提供电能。
一种实施例中,所述第二充电控制器包括充电电压感应电路,当感应到充电电压大于预设值时导通所述第二无线充电接口。
一种实施例中,所述第二充电控制器包括充电指令发送器、应答接收器和第二充电开关,所述充电指令发送器通过第二无线通讯接口向车载单元发送充电指令,所述应答接收器通过所述第二无线通讯接口接收所述车载单元返回的充电应答后触发所述第二充电开关,从而利用所述第二充电开关导通所述第二无线充电接口。
一种实施例中,所述读写装置还包括读写模块,所述读写模块与第二无线通讯接口连接,所述第二无线通讯接口设置在所述第二天线上。
所述读写装置还包括读写模块和第三天线,述读写模块与第二无线通讯接口连接,所述第二无线通讯接口设置在所述第三天线上。
根据本申请的第三方面,本申请提供了一种二义性路径识别***,包括以上所述的车载单元,还包括读写装置或充电器,所述读写装置或充电器包括第二天线和第二充电控制器,所述第二天线包括第二无线充电接口,所述第二充电控制器通过所述第二无线充电接口、以近场耦合的方式通过无线信号向所述第一天线的第一无线充电接口提供电能。
本申请的有益效果是:本申请实现了用于二义性路径识别***的OBU的无线充电功能,与现有技术中OBU采用一次性电池的方式相比,OBU可以反复充电使用,延长了OBU的使用寿命,同时减少了体积、厚度和重量,便于OBU在车辆上的安装、使用和维护。
另外,由于本申请的OBU利用同一天线实现了无线通讯和无线充电功能,进一步减少了设备体积和重量,同时有效降低了OBU结构的复杂度,降低了功能的实现成本和难度。
附图说明
图1为本申请一种实施例的OBU结构框图;
图2为本申请一种实施例的第一充电控制器结构框图;
图3为本申请一种实施例的二义性路径识别***结构框图;
图4为本申请一种实施例的第二充电控制器结构框图;
图5为本申请另一种实施例的读写装置结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
在本申请的实施方式中,用于二义性路径识别***的OBU采用可充电电池代替一次性非充电电池,OBU中的第一天线接收无线信号对充电电池实现充电,并采用同一天线实现无线通讯和无线充电功能,从而达到减小设备体积和增加使用寿命的目的。
实施例一:
请参考图1,本实施方式用于二义性路径识别***的OBU 1主要包括主控、存储卡、第一天线14、充电电池13和第一充电控制器15。其中,采用微控制单元11(MCU:Micro Control Unit),存储卡为IC卡12,第一天线14包括第一无线通讯接口141和第一无线充电接口142,这两个接口包括两组不同的接口电路。IC卡12与MCU 11相连接,第一无线通讯接口141与IC卡12连接,用于在MCU 11的控制下在高速公路出入口与ODU进行通讯,使ODU在IC卡12中读取或写入相应的数据。充电电池13为反复充电,能够向MCU 11或者OBU 1中的其他组件持续供电而确保其正常工作。第一充电控制器15连接在第一无线充电接口142与充电电池13之间,用于控制第一无线充电接口142接收外部天线(例如ODU或者充电器中的天线)以近场耦合的形式发射的交流电,以及对接收的电能进行整流、滤波等转换处理后形成直流电,最后将直流电输入充电电池13进行充电。
通常情况下,OBU 1都具有电量检测功能,当其检测到内部电池电量用完或者低于一定值后,可在高速路入口或者出口自动向与其进行通讯的ODU或者充电器发送信号,本实施例中,当ODU或者充电器接收到OBU 1发送的内部电池电量用完或者低于一定值的信号后,将利用市电、电池等电源提供具有一定强度的充电电压,并通过天线主动将电能以近场耦合的方式提供给OBU中第一天线的第一无线充电接口142,OBU 1只需被动地接收该电能,从而为充电电池13充电。或者另一种实施例中,当OBU 1位于ODU或者充电器的信号覆盖区域时,ODU或者充电器的天线会自动将电能以近场耦合的方式提供给OBU中第一天线的第一无线充电接口142,从而为OBU 1充电。OBU 1通过第一天线14的第一无线充电接口142进行无线充电的过程中,如果外部天线信号的场强较弱,还可同时通过第一无线通讯接口142与ODU进行无线通讯;但如果外部天线信号的场强较大,则第一无线充电接口142自动导通而进入无线充电状态,实现了对IC卡12及OBU中其他电路的充电保护,即第一无线通讯接口141由于外部天线信号的场强过大而无法继续通讯,待无线充电过程完成后才能继续进入无线通讯状态。本实施例中,无线通讯状态向无线充电状态之间的切换可在第一充电控制器15的控制下通过多种方式完成,例如可采用场强判断的方式或者指令控制的方式。
实施例二:
如图2所示的实施例中,OBU中的第一充电控制器通过场强判断的方式实现无线通讯状态向无线充电状态之间的切换。
第一充电控制器主要包括天线切换电路151和与其相连的电压处理器153,天线切换电路151包括电流感应电路,该电流感应电路可为钳位电路152,例如二极管钳位电路。天线切换电路151的电压输入端与第一天线中的第一无线充电接口相连,用于对第一无线充电接口接收到的外部天线信号的场强进行被动判断。默认状态下,第一无线通讯接口呈导通状态,即第一天线可通过第一无线通讯接口与ODU进行通讯,若天线切换电路151检测到外部天线信号的场强较小,例如小于等于7.5A/m,则钳位电路152不导通而无法进行无线充电,第一天线继续保持通讯状态;相反地,若外部天线信号的场强大于预设值,例如大于7.5A/m,则钳位电路152导通,第一无线充电接口141可接收外部天线输入的电能使第一天线14进入无线充电状态,并利用钳位电路152将电能输入电压处理器153,并利用电压处理器153中的整流电路154和滤波电路155依次对交流电进行整流和滤波处理后转换成直流电。
实施例三:
如图3所示的实施例中,OBU中的第一充电控制器通过指令控制的方式实现无线通讯状态向无线充电状态之间的切换。
本实施例中,存储卡为IC卡,第一充电控制器包括第一充电开关,IC卡用于通过第一天线的第一无线通讯接口到ODU或者充电器通过外部天线发送的充电指令后,在MCU的控制下触发第一充电控制器中的第一充电开关,从而利用第一充电开关导通第一无线充电接口,IC卡还在MCU的控制下,第一无线通讯接口向ODU或者充电器返回充电应答,ODU或者充电器收到充电应答后,即可开始利用外部天线向第一无线充电接口以近场耦合的方式提供电能。
实施例四:
以上实施例一至三中,OBU可通过带有外天线的充电器进行无线充电,充电器、ODU与OBU形成二义性路径识别***。如图3所示,本实施例用于二义性路径识别***包括以上各实施例的OBU 1、ODU 2和充电器3,其中,ODU 2包括第三天线21和读写模块22,第三天线21包括第二无线通讯接口211,读写模块22通过该第二无线通讯接口211与OBU 1进行无线通讯,从而在OBU 1中读取或者写入相应的数据。
OBU 1与ODU 2之间的具体通信步骤如下:
a、ODU 2中的第三天线21发射周期性无线信号搜索OBU 1;
b、一旦OBU 1进入第三天线21的无线信号通信区域,开始向第三天线21返回应答信息,从而与第三天线21建立无线通信链接;
c、第三天线21发射指令对OBU 1的身份进行验证,若验证不通过则终止通信,验证通过则进入步骤d;
d、第三天线21发射指令,OBU 1对ODU 2的身份进行验证,若验证不通过则终止通信(本步骤可以省略),验证通过则进入步骤e;
e、第三天线21发射指令对OBU 1进行读写操作。
充电器3具有无线充电功能,主要包括第二天线31和第二充电控制器32,第二天线31作为外部天线包括第二无线充电接口311,第二充电控制器32用于通过第二无线充电接口31、以近场耦合的方式向实施例一至三中OBU中第一天线14的第一无线充电接口142提供电能。
充电器3作为主动的充电设备,在接收到OBU发送的充电电池的电量用完或者电量低于一定值的信号后,可主动利用市电、电池等电源提供具有一定强度的充电电压,并导通第二天线31的第二无线充电接口311主动将电能以近场耦合的方式提供给OBU 1中第一天线的第一无线充电接口;或者当OBU位于充电器3的信号覆盖区域内时,充电器3也会自动为OBU充电。
为了实现OBU 1的充电保护,充电器3还可根据OBU 1在无线通讯状态向无线充电状态之间的切换方式,采用充电信号判断的方式或者指令控制的方式进行无线充电控制。例如采用充电信号判断的方式实现无线充电控制时,第二充电控制器32包括充电电压感应电路,当该充电电压感应电路感应到输入的充电电压大于预设值时,就会导通第二无线充电接口311;采用指令控制的方式实现无线充电控制时,如图4所示,第二充电控制器32包括充电指令发送器321、应答接收器322和第二充电开关323,充电指令发送器321用于通过第二天线31向OBU 1发送充电指令,应答接收器321用于通过第二天线31接收OBU返回的充电应答后,触发第二充电开关323,从而利用第二充电开关323导通第二无线充电接口311,即可开始对OBU 1进行无线充电。
实施例五:
本实施例提供了一种用于二义性路径识别***的ODU,该ODU中集成了实施例四中的充电器功能,可与以上实施例一至三中的OBU形成二义性路径识别***,由于无需单独设置的充电器,显著提高了设备集成度,简化了***结构,减小了设备体积。
本实施例中,ODU可具有两个天线,即具有第二无线通讯接口、用于实现无线充电功能的第二天线,以及具有第二无线通讯接口、用于实现无线通讯功能的的第三天线,读写模块通过该第二无线通讯接口与OBU进行无线通讯。或者另一种集成度更高的ODU如图5所示,ODU仅具有一个天线即第二天线31,其包括第二无线充电接口311和第二无线通信接口211,这两个接口分别用于实现ODU 2对OBU的无线充电功能和无线充电功能。这两种ODU都还包括第二充电控制器32,第二充电控制器32控制第二无线充电接口311、以近场耦合的方式向实施例一至三中OBU中第一天线的第一无线充电接口提供电能。
类似于实施例四,为了实现OBU的充电保护,ODU还可根据OBU在无线通讯状态向无线充电状态之间的切换方式,采用充电信号判断的方式或者指令控制的方式进行无线充电控制。例如采用充电信号判断的方式实现无线充电控制时,第二充电控制器32包括充电电压感应电路,当该充电电压感应电路感应到输入的充电电压大于预设值时,就会导通第二无线充电接口311;采用指令控制的方式实现无线充电控制时,如图5所示,第二充电控制器32包括充电指令发送器321、应答接收器322和第二充电开关323,充电指令发送器321用于通过第二天线31中的第二无线通讯接口211向OBU 1发送充电指令,应答接收器322用于通过第二无线通讯接口211接收OBU返回的充电应答后,触发第二充电开关323,从而利用第二充电开关323导通第二无线充电接口311,即可开始对OBU进行无线充电。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于二义性路径识别***的车载单元,其特征在于:包括第一天线及充电电池,所述第一天线接收无线信号对所述充电电池实现充电。
2.如权利要求1所述的车载单元,其特征在于,还包括主控、存储卡和第一充电控制器,所述第一天线包括第一无线通讯接口和第一无线充电接口,所述第一无线通讯接口与所述存储卡连接,所述存储卡与所述主控连接,所述充电电池为所述主控供电,所述第一充电控制器连接在所述第一无线充电接口与充电电池之间,对所述第一无线充电接口接收的电能进行转换处理后输入所述充电电池。
3.如权利要求2所述的车载单元,其特征在于,所述第一充电控制器包括天线切换电路,所述天线切换电路的电压输入端与所述第一无线充电接口相连,在感应到外部天线的场强大于预设值时,通过所述第一无线充电接口接收外部天线的无线信号提供的电能。
4.如权利要求3所述的车载单元,其特征在于,所述天线切换电路包括钳位电路。
5.如权利要求2所述的车载单元,其特征在于,所述存储卡为IC卡,所述第一充电控制器包括第一充电开关,所述IC卡用于通过所述第一无线通讯接口接收充电指令后,在所述主控的控制下触发所述第一充电开关,从而利用所述第一充电开关导通所述第一无线充电接口,所述IC卡还用于在所述主控的控制下通过所述第一无线通讯接口向外部天线返回充电应答。
6.如权利要求2-5中任一项所述的车载单元,其特征在于,所述第一充电控制器还包括电压处理器,用于通过整流电路和滤波电路对所述电能进行转换处理。
7.一种用于二义性路径识别***的读写装置,其特征在于,包括第二天线和第二充电控制器,所述第二天线包括第二无线充电接口,所述第二充电控制器通过所述第二无线充电接口、以近场耦合的方式通过无线信号向车载单元中第一天线的第一无线充电接口提供电能。
8.如权利要求7所述的读写装置,其特征在于,所述第二充电控制器包括充电电压感应电路,当感应到充电电压大于预设值时导通所述第二无线充电接口。
9.如权利要求7所述的读写装置,其特征在于,所述第二充电控制器包括充电指令发送器、应答接收器和第二充电开关,所述充电指令发送器通过第二无线通讯接口向车载单元发送充电指令,所述应答接收器通过所述第二无线通讯接口接收所述车载单元返回的充电应答后触发所述第二充电开关,从而利用所述第二充电开关导通所述第二无线充电接口。
10.如权利要求7-9中任一项所述的读写装置,其特征在于,所述读写装置还包括读写模块,所述读写模块与第二无线通讯接口连接,所述第二无线通讯接口设置在所述第二天线上。
11.如权利要求7-9中任一项所述的读写装置,其特征在于,所述读写装置还包括读写模块和第三天线,所述读写模块与第二无线通讯接口连接,所述第二无线通讯接口设置在所述第三天线上。
12.一种二义性路径识别***,其特征在于,包括权利要求1-6中任一项所述的车载单元,还包括读写装置或充电器,所述读写装置或充电器包括第二天线和第二充电控制器,所述第二天线包括第二无线充电接口,所述第二充电控制器通过所述第二无线充电接口、以近场耦合的方式向所述第一天线的第一无线充电接口提供电能。
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