CN102568043B - 用于电子收费系统的方法和车载单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方法，其包括：在与路边单元相关的预先位置设置车载单元；通过路边单元发送信号；通过车载单元接收信号，并检测所接收信号的强度；根据所接收到的信号，通过车载单元计算所接收到的信号的计算强度；将该计算强度存储在车载单元可访问的存储器中；使用所存储的计算强度来决定是否要进行通行费的支付。

Description

用于电子收费系统的方法和车载单元

技术领域

本发明涉及一种用于电子收费系统的方法。本发明还涉及一种电子收费系统中的车载单元。

背景技术

电子收费系统(ETC)中，车载单元(OBU)发送表示支付通行费的指示信号(即建立点对点通信的指示信号)，此信号是在收到来自路边单元(RSU)的唤醒信号的基础上的发出的。

然而，不同车载单元有不同的信号接收灵敏度(或者为唤醒灵敏度)，可能导致前后几辆车通过RSU时交易造成混乱。例如，车辆A和B依次通过(如B在A后面)，装在车辆B上车载单元(用车载单元B表示)的灵敏度大于装在车辆A上车载单元(用车载单元A表示)的灵敏度。因此，车载单元B在车载单元A之前醒来并发送表示支付通行费的信号，使得关卡升起让车辆A通过而后降下来阻挡车辆B。

因此，校准车载单元的方法和电子收费的方法是值得做的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于电子收费系统的方法，其能很好的解决信号灵敏度带来的问题。

为解决上述技术问题，本发明的方法，包括如下步骤：

设置在预先位置的第一车载单元接收由第一路边单元发送的第一信号，并检测所述第一信号的强度；

根据所述第一信号的检测强度，通过第一车载单元计算所述第一信号的计算强度；

在所述第一车载单元可访问的存储器中存储所述第一信号的计算强度；

用所述第一车载单元接收由测试装置发送的第二信号，并检测所述第二信号的强度；

根据所述第二信号的检测强度，通过所述第一车载单元计算所述第二信号的计算强度；

至少调整所述第二信号的传输强度和所述第一车载单元与所述测试装置之间的频道中的一个，直到所述第二信号的计算强度等于所存储的第一信号强度。

本发明还提供一种适用于电子收费系统的方法，包括如下步骤：

1)通过车载单元接收来自路边单元的信号，并检测所述信号的强度；

2)根据所述信号的检测强度，通过所述车载单元计算所述信号的计算强度；

3)用参考强度与所述信号的计算强度进行比较；

4)当所述信号的计算强度大于或等于参考强度时，通过所述车载单元发送表示支付通行费的指示信号。

本发明还提供了一种电子收费系统中的车载单元，其包括：

主要模块，用于接收由路边单元发送的信号；

处理器，用于检测所述信号的强度，根据检测强度计算所述信号的计算强度；

所述处理器进一步用于比较所述信号的计算强度和参考强度；

所述主要模块进一步用于当所述信号的计算强度大于或等于参考强度时，发送表示支付通行费的指示信号。

本发明还提供了一种电子收费系统的车载单元，其包括：

唤醒电路、主要模块、处理器和存储器；

所述唤醒电路用于在接收到来自车载单元的唤醒信号之上激活所述处理器，所述处理器用于激活之后叫醒所述主要模块；

所述主要模块包括：匹配电路，用于接收来自路边单元的信号；低噪放大器，用于放大信号的幅度来生成放大后信号；自动增益控制器，用于接收放大后信号，调整放大后信号的幅度以生成增益控制信号；模数转换器，用于接收所述增益控制信号并将其转换为数字信号；

所述存储器用于储存参考强度；

所述处理器用于检测所述数字信号的强度，并用下列等式计算所述数字信号的计算强度：

P_in＝(20log(RSSI)+x-y)-G_agc，

其中P_in为所述第一信号的计算强度，RSSI为所述第一信号的检测强度，G_agc为由在第一车载单元内的自动增益控制器所获得的增益，x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换的增益；

所述处理器进一步用于比较所述计算强度和参考强度，当所述数字信号的计算强度大于或等于参考强度时，通知所述主要模块发送表示支付通行费的指示信号。

在本发明的方法中，采用预存参考强度和计算强度进行比较的方式，很好的解决了具体车载单元的信号灵敏度带来的错误支付的问题。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为根据本发明的实例中，使用中的ETC系统的示意图；

图2为根据本发明的实例中，可模仿的OBU的示意图；

图3为根据本发明的实例中，表示OBU的主要模块中的接收部分的示意框图；

图4为根据本发明的实例中，校准测试装置的方法流程图；

图5为根据本发明的实例中，说明测试装置的示意图；

图6为根据本发明的实例中，校准车载单元的方法流程图；

图7为根据本发明的实例中，电子收费方法的流程图。

具体实施方式

下面描述本发明的各种方面和例子。下面的描述为透彻地理解和能够实施这些实施例而提供了具体的细节。然而，本领域的一般技术人员应该理解，在省略了其中很多细节后，仍能实施本发明。此外，一些已知结构或功能可能没有详细显示或记述，以避免混淆这几个实施例的相关描述。

对下文中使用的术语，即使其与本发明的某些具体实例的详细描述结合使用，也应对这些术语做最为广义而合理的解释。某些术语在下面甚至会被强调，但是，对任何有意以限定的方式来解释的术语，都将在具体描述部分明确而具体地给出这种定义。

下面限定的术语仅为了在以下描述中能简明扼要。

唤醒距离(Ds)为当OBU中的主要模块醒来时在OBU和RSU之间的距离，主要模块将在下面作详细描述。

支付距离为当OBU发送表示支付通行费的指示信号时在OBU和RSU之间的距离。

最长支付距离(D_d)：在本发明的实例中，当OBU和RSU之间的距离大于最长支付距离时，OBU不允许发送指示信号。

图1为根据本发明的实例中，ETC系统100的示意图。路边单元104周期性地广播一个信号，例如幅度偏移键控信号(ASK信号)，作为唤醒信号的开端。行驶的车辆102上装有用于ETC系统的车载单元(OBU)106。

图2表示根据本发明的实例中，车载单元的示意框图。在实例中，如接收到来自路边单元的唤醒信号，唤醒电路202唤醒处理器206，而后处理器206唤醒主要模块204。主要模块204用于在由处理器206决定的适当时间内，发送表示支付通行费的指示信号给路边单元104。当支付成功后，关卡108自动升起来允许车辆102通过。在另一个实例中，使用不同的支付成功的指示，例如，激活路灯。存储器208，例如EEPROM，用于存储下面讨论的计算强度。在另一实例中，在车载单元200中的存储器208可以省略，相反，提供一个独立于车载单元200且车载单元200可访问的存储器。

图3为根据本发明的实例中，车载单元主要电路的接收部分300的示意框图。

接收部分300用于通过匹配电路302的接收信号。低噪放大器(LNA)304用于放大所接收到的信号的幅度，来生成放大后信号。自动增益控制器306，连接至低噪放大器，通过调整信号幅度来确保模数转换器(ADC)的输入信号的幅度是合适的。所接收到的信号的检测强度能由从数模转换电路(ADC)308输出的数字信号决定，以作为接收信号强度指示器RSSI)的形式。由匹配电路302和低噪放大器304获得的增益随不同的车载单元而变化，从而使接收灵敏度不同，导致不同的支付距离。

在实例中，不同车载单元的支付距离受限于预设的距离范围。也就是说，对不同的车载单元来说最长的支付距离是相等的。实例中，直到在车载单元和路边单元之间的距离小于或等于最长支付距离D_d时，使用中的车载单元才会发送支付通行费的信号，该最长支付距离为5.5到6.5米之间。

图4为本发明的校准测试装置的方法400的流程示意图。第一车载单元，例如车载单元106被设置在与路边单元相关的预设位置，例如路边单元104。本实例中，在被设置的车载单元106和路边单元104之间的距离(例如图1中的D_d)大约为5.5到6.5米之间，例如6米。路边单元104，如第一路边单元，周期性地广播一个信号(也称为第一信号)。

步骤402，车载单元106接收来自路边单元104的第一信号。第一信号的检测强度，例如RSSI，可通过处理器从模数转换器308的输出端得到。在实例中，该检测强度作为十六进制的数值存在存储器中(例如EEPROM，REG7<7:0>)，用于进一步的处理。

注意，匹配电路302的增益和LNA 304的增益不能预知的，且随着不同的车载单元而不同。正因为此，检测强度不能很好地传达在车载单元106的天线上的信号强度，例如在此之前是受到车载单元内部电路的影响的，在下文中，指实际接收强度。

在步骤404中，车载单元106用处理器，根据第一信号的检测强度计算第一信号的计算强度。在具体实例中，计算强度等同于第一信号实际的强度，且遵循如下等式(1)：

P_in＝(20lg(RSSI)+x-y)-G_agc  (1)

其中P_in所接收到的信号的计算强度，采用单位dBm。RSSI为所接收到的信号的检测强度，采用十进制数及单位dBm。G_agc为自动增益控制器306所达到的增益并存在寄存器中(例如REG2<6:0>)，单位dB。x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换电路308中模拟到数字转换的增益。伏特分贝DBV为度量单位，表示1伏特对应的DBV。

在具体实例中，计算强度的计算过程重复多次，例如4次，4次结果的平均值作为步骤404的计算结果。

在具体实例中，RSSI和G_agc中的一个或两个都存储为16进制值，因而在应用RSSI和G_agc的值到等式(1)中之前，16进制值到10进制值的转换是需要的。

在根据本发明的具体实例中，x取13，y取46。

注意到，所接收到的第一信号的实际强度和检测强度之间的关系取决于车载单元内部电路的具体构造。在别的实例中，其他的表达式可用于计算强度的计算。

步骤406，车载单元106通过车载单元易接入的存储器存储了第一信号的计算强度。根据本发明的实例中，存储器集成在车载单元106上。可选择地，存储器可为外部的，且可由车载单元106通过无线连接或其它连接方式访问。

在具体实例中，车载单元106包括唤醒电路和主要模块，主要模块在步骤402前被唤醒。

步骤406之后，车载单元106准备来校准测试装置。图5为本发明的测试装置的示意框图。

测试装置500包括信号发生器502，适合来生成第二信号，该第二信号为模拟通过路边单元发送的第一信号，例如，ASK信号。射频线缆504用于传送测试信号给平板天线506。

在实际中，测试装置500可根据图4中的步骤408-412来设定。

当信号发生器502发送第二信号时，存储有计算强度的车载单元(如图1中的车载单元106)可被放置在平板天线506上。在步骤408，车载单元106接收第二信号，并用处理器检测第二信号的强度。在步骤410，车载单元106根据检测强度计算出第二信号的计算强度。计算过程可根据前述的等式(1)。在具体实例中，测试装置500开始可在任何传输强度下传送测试信号。在步骤412，一旦所接收到的第二信号的计算强度高于车载单元106中预存的强度，第二信号的传输强度将降低，否则将增加。最终，所接收到的第二信号的计算强度等于预存的强度。现在第二信号的传输强度将作为确定的传输强度，在测试装置500和车载单元106之间的频道保持不变，能作为确定的频道。

考虑将路边单元104和路边单元104与车载单元106之间的频道作为一个系统，将测试装置500和测试装置与车载单元106之间的频道作为另一个系统，按照所接收到的信号的计算强度，对车载单元106来说两个系统是一样的。换句话说，假如第一车载单元(即车载单元106)被第二车载单元取代，第二车载单元将显示出的计算强度，等同于第二车载单元预存的计算强度。

在图4所示的过程完成后，测试装置500的校准完成。现在测试装置500可以用来校准其它的车载单元。

本发明的另一个实例中，路边单元可被当成测试装置。据此，步骤412，当从路边单元到车载单元106的距离变化时，第二信号的传输强度保持不变直至第二信号的计算强度等于车载单元106预存的强度。

在实例中，几百个以上的车载单元被制造用来作为样品，至少其中有一些能用于方法400中来校准测试装置500。来自大规模生产的车载单元可通过测试装置500来配置，将参见图6进行详细描述。

在步骤602，配置有测试装置500的车载单元(例如图1中的车载单元106)被第二车载单元取代。在那时，测试装置500还发送有着确定传输强度的第二信号，在第二车载单元和测试装置500之间的频道与车载单元106和测试单元500之间的频道为同一个。

在步骤604，第二车载单元通过确定的频道接收第二信号，并检测第二信号的强度。

在步骤606，第二车载单元计算第二信号的计算强度。如前所述，假如第二车载单元被设置在距离图1的路边单元104为D_d处时，从路边单元104接收到的信号的计算强度与步骤606中所计算的计算强度相同。

在步骤608，在步骤606中计算的计算强度被存储在第二车载单元中。当应用于ETC系统时，第二车载单元可使用预存强度作为阈值来决定是否发送表示支付通行费的指示信号。

图7为本发明的电子收费系统的方法700的流程图。车载单元安装于在路上行驶并靠近第二路边单元的车辆上(例如车辆102)。在实例中，第二路边单元可为图1中的路边单元104或其它。在实例中，车载单元参考图6所描述的方式被校准。

在实例中，当车载单元106包括唤醒电路和主要模块，在主要模块中的接收模块在图7所示的步骤702之前被唤醒。因为路边单元周期性地广播ASK信号，接收模块可在第N个周期被唤醒，方法400引用第N+1个周期。

在步骤702，车载单元106接收来自第二路边单元的第三信号。

在步骤704，车载单元106检测所接收到的第三信号的强度，由此得到所接收到的第三信号的检测强度，例如RSSI。

在步骤706，车载单元106根据检测强度计算第三信号的计算强度。在实例中，车载单元106使用等式(1)来计算。

在步骤708，通过用预存强度跟第三信号的计算强度进行比较，车载单元106判断计算强度是否大于或等于预存强度。

本说明书中使用例子来揭示本发明，包括最佳实施方式，也使本领域的一般技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何合成的方法。本发明的专利权的范围由权利要求来限定，可包括本领域的技术人员能想到的其他实施例。这种其他的实例确定为包括在权利要求的范围内，假如该实例中的结构部件与权利要求的文字语言并没有不同，或者假如包括与权利要求的文字语言无实质区别的等同结构部件。

Claims (9)

1.一种适用于电子收费系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置在预先位置的第一车载单元接收由第一路边单元发送的第一信号，并检测所述第一信号的强度；

根据所述第一信号的检测强度，通过第一车载单元计算所述第一信号的计算强度；

在所述第一车载单元可访问的存储器中存储所述第一信号的计算强度；

用所述第一车载单元接收由测试装置发送的第二信号，并检测所述第二信号的强度；

根据所述第二信号的检测强度，通过所述第一车载单元计算所述第二信号的计算强度；

至少调整所述第二信号的传输强度和所述第一车载单元与所述测试装置之间的频道中的一个，直到所述第二信号的计算强度等于所存储的第一信号强度；

用第二车载单元取代所述第一车载单元；

用所述第二车载单元接收所述第二信号，并检测所述第二信号的强度；

根据所述第二信号的检测强度，通过所述第二车载单元计算所述第二信号的计算强度；

在所述第二车载单元可访问的存储器中存储所述第二信号的计算强度；

接收来自电子收费系统中的第二路边单元的第三信号，用所述第二车载单元检测所述第三信号的强度；

根据所述第三信号的检测强度，通过所述第二车载单元计算所述第三信号的计算强度；

用所述第二信号的计算强度和所述第三信号计算强度进行比较；

当所述第三信号的计算强度大于或等于所述第二信号的计算强度时，通过所述第二车载单元发送表示支付通行费的指示信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其中调整所述第一车载单元与所述测试装置之间的频道中包括变化所述测试装置和所述第一车载单元之间的距离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一车载单元设置在距离所述第一路边单元为5.5米至6.5米的位置处。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其中根据所述第一信号的检测强度，计算所述第一信号的计算强度包括：

采用如下等式计算所述第一信号的计算强度；

P_in＝(20log(RSSI)+x-y)-G_agc，

其中P_in为所述第一信号的计算强度，RSSI为所述第一信号的检测强度，G_agc为由在第一车载单元内的自动增益控制器所获得的增益，x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换的增益。

5.一种适用于电子收费系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）车载单元接收来自路边单元的信号，并检测所述信号的强度；

2）根据所述信号的检测强度，通过所述车载单元计算所述信号的计算强度；采用如下等式计算所述信号的计算强度；

P_in＝(20log(RSSI)+x-y)-G_agc，

其中P_in为所述信号的计算强度，RSSI为所述信号的检测强度，G_agc为由在车载单元内的自动增益控制器所获得的增益，x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换的增益；

3）用参考强度与所述信号的计算强度进行比较；

4）当所述信号的计算强度大于或等于参考强度时，通过所述车载单元发送表示支付通行费的指示信号。

6.一种电子收费系统中的车载单元，其特征在于，包括：

主要模块，用于接收由路边单元发送的信号；

处理器，用于检测所述信号的强度，并根据检测强度计算所述信号的计算强度；

所述处理器进一步用于比较所述信号的计算强度和参考强度；

所述主要模块进一步用于当所述信号的计算强度大于或等于参考强度时，发送表示支付通行费的指示信号。

7.如权利要求6所述的车载单元，其特征在于：进一步包括处理器可访问的存储器，用于存储参考强度。

8.如权利要求6所述的车载单元，其特征在于：所述处理器用于根据下列等式计算所接收到信号的计算强度：

P_in＝(20log(RSSI)+x-y)-G_agc；

其中P_in为所述信号的计算强度，RSSI为所述信号的检测强度，G_agc为由在车载单元内的自动增益控制器所获得的增益，x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换的增益。

9.一种电子收费系统的车载单元，其特征在于，包括：

唤醒电路、主要模块、处理器和存储器；

所述唤醒电路用于在接收到来自路边单元的唤醒信号之后激活所述处理器，所述处理器用于激活之后唤醒所述主要模块；

所述主要模块包括：匹配电路，用于接收来自路边单元的信号；低噪放大器，用于放大信号的幅度来生成放大后信号；自动增益控制器，用于接收放大后信号，调整放大后信号的幅度以生成增益控制信号；模数转换器，用于接收所述增益控制信号并将其转换为数字信号；

所述存储器用于储存参考强度；

所述处理器用于检测所述数字信号的强度，并用下列等式计算所述数字信号的计算强度：

P_in＝(20log(RSSI)+x-y)-G_agc，

其中P_in为所述数字信号的计算强度，RSSI为所述数字信号的检测强度，G_agc为由在第一车载单元内的自动增益控制器所获得的增益，x为dBV到dBm的转换因子，y为模数转换的增益；

所述处理器进一步用于比较所述计算强度和参考强度，当所述数字信号的计算强度大于或等于参考强度时，通知所述主要模块发送表示支付通行费的指示信号。

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