CN102157019A - Etc系统车载设备与路侧设备的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法，包括：车载设备接收路侧设备发送的微波信号，并获取所接收微波信号的强度信息；车载设备依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；车载设备采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。本发明可以提高ETC系统车载设备与路侧设备之间微波通信的成功率。

Description

ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法

技术领域

本发明涉及智能交通ITSC的技术领域，特别是涉及一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法，以及，一种ETC系统的车载设备。

背景技术

ETC(Electronic Toll Collection，全自动电子收费或不停车收费)系统是采用专用短程无线通信(Dedicated Short-Range Communication，DSRC)技术来完成整个收费过程，允许车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。为此它需要在收费点安装路侧设备(RSU，Road Side Unit)，在行驶车辆上安装车载设备(OBU，On Board Unit，也称为车载电子标签)，采用DSRC技术完成RSU与OBU之间的通信。

具体而言，OBU就是安装在车挡风玻璃内侧，用来和路边架设的RSU通讯的微波设备，其中存有车辆的识别信息和其他有关车辆属性的数据，当车辆高速通过RSU、进入RSU识别区时，OBU和RSU之间用微波通讯，OBU能将这些数据传送给RSU，起到车辆身份证明的作用，同时，也可接受、记录由RSU发送的有关数据。RSU通常分别安装在路侧和路面上方，用于读取OBU内的识别信息，并对数据进行处理，也可将有关的各种数据发送给OBU。

目前，我国的OBU和RSU产品均为遵循2007年5月最新出台的ETC&DSRC中国国家标准GB/T20851-2007设计开发的产品。该标准规定OBU安装于车辆前挡风玻璃内侧，并规定了OBU各项通信参数，如发射功率、唤醒灵敏度和接收灵敏度等的参数设定范围，例如，参照GB/T20851.1-2007中对车载设备物理层参数的要求为：OBU的发射功率≤+10dBm，接收灵敏度≤-50dBm，唤醒灵敏度≤-40dBm。

在实际应用中，车载设备各项通信参数均设置为固定值，然而这种固定值的设置并不能适应各种汽车前挡风玻璃角度、玻璃厚度、挡风贴膜种类等不同使用环境的差异，而这些差异会对车载设备与路侧设备之间的微波信号造成不同程度的衰减，例如，轿车未贴膜的前挡风玻璃对微波信号的衰减约为2-3dB，贴膜后的前挡风玻璃对微波信号的衰减约为5-8dB。这种信号衰减将导致不同车辆安装车载设备后，与路侧设备通信效果和通信区域存在差别，影响通信成功率。

例如，假定一个OBU在安装前的发射功率为+3dBm，接收灵敏度为-55dBm，唤醒灵敏度为-45dBm；安装到一辆未贴膜的前挡玻璃内侧风后，衰减2dB，则实际发射功率为+1dBm，接收灵敏度为-53dBm，唤醒灵敏度为-43dBm；安装到另一辆贴膜前挡风玻璃内侧后，衰减6dB，则实际发射功率为-3dBm，接收灵敏度为-49dBm，唤醒灵敏度为-39dBm。贴膜车的发射功率要比不贴膜的小4dB，唤醒和接收灵敏度弱4dBm。由于这个差异的存在，在相同的路侧设备接收灵敏度通信条件下，两辆车的OBU接收到的微波信号强度将会不同，在其他条件相同的情况下，信号强度与误码率成反比，信号弱有可能会提高误码率，从而影响通信成功率。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何提高ETC系统车载设备与路侧设备之间微波通信的成功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法以及一种ETC系统的车载设备，用以提高ETC系统车载设备与路侧设备之间微波通信的成功率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法，包括：

车载设备接收路侧设备发送的微波信号，并获取所接收微波信号的强度信息；

车载设备依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

车载设备采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

优选的，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的唤醒灵敏度，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤包括：

车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

车载设备在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

优选的，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤包括：

车载设备采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

车载设备采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

优选的，所述车载设备中预存有标准的微波信号强度，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤还包括：

当通信出现误码时，车载设备获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；

若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

优选的，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤还包括：

若在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，通信仍出现误码，则结束通信，车载设备进入休眠状态。

优选的，在车载设备接收微波信号之前，还包括：

车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态。

本发明实施例还公开了一种ETC系统的车载设备，所述车载设备用于与路侧设备通信，所述车载设备包括：

微波接收单元，用于接收路侧设备发送的微波信号；

微处理器，包括强度信息获取子单元和通信参数设置子单元，所述强度信息获取子单元用于获取所接收微波信号的强度信息；所述通信参数设置子单元用于依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

通信单元，用于采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

优选的，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的唤醒灵敏度，所述通信单元包括：

微波唤醒子单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

微波通信子单元，用于在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

优选的，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率，所述通信单元包括：

数据发送子单元，用于采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

数据接收子单元，用于采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

优选的，所述车载设备中预存有标准的微波信号强度，所述通信单元还包括：

误码处理单元，用于在通信出现误码时，获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

优选的，所述通信单元还包括：

结束处理单元，用于在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，若通信仍出现误码，则结束通信，进入休眠状态。

优选的，还包括：

唤醒单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明依据车载设备与路侧设备通信过程中，车载设备所接收到的微波信号的强度信息，对车载设备当前的内部通信参数进行调整，以自适应车载设备的不同安装环境，如不同汽车前挡风玻璃的角度、厚度和贴膜情况等，从而改善通信质量，提高ETC系统车载设备与路侧设备之间微波通信的成功率。

本发明的一种优选实现方式是对作为内部通信参数的唤醒灵敏度进行调整，由于实际应用中通信区域的控制是由唤醒区域决定的，通过对OBU唤醒灵敏度地调整，可以使得不同安装环境下的OBU有相同的唤醒区域，且只要唤醒区域内都可以完成通信，从而保证以后使用过程中通信区域的一致性，提高了OBU与RSU微波通信的成功率。

本发明的另一种优选实现方式是对作为内部通信参数的发射功率和/或接收灵敏度进行调整，因为专用短程通信电子不停车收费系统中，微波通信的稳定，是整个系统正常工作的基础。其中发射功率和接收灵敏度是保证微波通信稳定的关键参数，故通过对OBU接收灵敏度和/或发射功率自适应地进行调整，可以更进一步提高OBU与RSU微波通信的成功率。

附图说明

图1是本发明的一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法实施例1的流程图；

图2是本发明的一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法实施例2的流程图；

图3是本发明的一种ETC系统的车载设备实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例的核心构思之一在于，依据车载设备与路侧设备通信过程中，车载设备所接收到的微波信号的强度信息，对车载设备当前的内部通信参数，如唤醒灵敏度、接收灵敏度、发射功率等进行调整，以自适应车载设备的不同安装环境，如不同汽车前挡风玻璃的角度、厚度和贴膜情况等，从而改善通信质量，提高ETC系统车载设备与路侧设备之间微波通信的成功率。

参考图1，示出了本发明的一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法实施例1的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤101、车载设备接收路侧设备发送的微波信号，并获取所接收微波信号的强度信息；

步骤102、车载设备依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

步骤103、车载设备采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

在本发明的一种优选实施例中，所述车载设备内部的通信参数可以包括车载设备的唤醒灵敏度。

在具体实现中，OBU安装到汽车挡风玻璃后，由于安装环境的不同，如OBU所在前挡风玻璃的角度、前挡风玻璃的厚度、是否贴膜等的不同，将对微波信号形成不同程度地衰减，从而使得通信区域大小会有差异，于是需要对OBU进行安装校准。

应用本发明实施例，为了在OBU安装时统一通信区域，可以将车辆停放在标准发射功率的RSU下，或者采用标准手持发行器，以标准的发射功率与OBU通信，此时OBU接收到的微波信号强度信息根据标准发射功率减去其安装环境所导致的信号衰减获得。在实际中，OBU可以通过读取其内部的微波接收芯片的接收寄存器，得到当前的微波信号强度信息，并记录该当前微波信号强度信息。

依据所述微波信号强度信息即可实现对唤醒灵敏度的调整，例如，可以以当前微波信号强度值，作为标准唤醒灵敏度。在本发明实施例中，所谓灵敏度，就是指系统能感应到的最小的信号强度值，或者是预先设定的作为门限值的信号强度值。在本例中所指的标准唤醒灵敏度，即为校准时微波信号强度的值。由于实际应用中通信区域的控制是由唤醒区域决定的，通过对OBU唤醒灵敏度的调整，可以使得不同安装环境下的OBU有相同的唤醒区域，只要唤醒区域内都可以完成通信，从而保证以后使用过程中通信区域的一致性，提高了OBU与RSU微波通信的成功率。

在OBU安装校准的过程中设置好唤醒灵敏度后，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤103则可以包括如下子步骤：

子步骤S11、车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

在具体实现中，路侧设备会发送通信建立请求，车载设备则会依据该请求采用其设置的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒，并针对该请求返回应答信号。

子步骤S12、车载设备在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

在OBU与RSU通信过程中，路侧设备会依据所述应答信号发送操作命令；车载设备会执行所述操作命令，并返回执行结果信息；路侧设备依据所述执行结果信息发送通信结束命令；车载设备针对所述通信结束命令返回确认信息，并进入休眠状态。

参考图2，示出了本发明的一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法实施例2的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤201、车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

在具体实现中，OBU其内部的微处理器处于休眠状态(低功耗的状态)。当OBU进入RSU的识别区域时，RSU会向OBU发送通信(微波通信)建立请求(微波唤醒信号)，OBU则会依据该请求从休眠状态被唤醒，给其内部的微处理器模块一个唤醒信号，然后进入工作状态，并对所有外围设备进行初始化。初始化完成后，OBU则可以开始接收RSU发送的微波信号。

步骤202、在工作状态下，车载设备接收路侧设备发送的微波信号，并获取所接收微波信号的强度信息；

步骤203、车载设备依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

在本实施例中，所述车载设备内部的通信参数可以包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率。

步骤204、车载设备采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信，所述通信过程可以包括：

车载设备采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

车载设备采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

与RSU建立好通信连接后，车载设备与路侧设备即可进行正常通信，若通信建立不成功，则微处理器关闭所有外围设备模块，退出工作模式，车载设备进入休眠状态。

在专用短程通信电子不停车收费系统中，微波通信的稳定，是整个系统正常工作的基础。其中发射功率和接收灵敏度是保证微波通信稳定的关键参数，故在本实施例中，通过对OBU接收灵敏度和/或发射功率自适应地进行调整，可以更进一步提高OBU与RSU微波通信的成功率。

在本发明的一种优选实施例中，所述车载设备中还可以预存标准的微波信号强度，所述车载设备采用内部的通信参数与路侧设备进行通信的步骤204还可以包括如下子步骤：

当通信出现误码时，车载设备获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；

若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

为进一步降低功耗，所述车载设备采用内部的通信参数与路侧设备进行通信的步骤204还可以包括如下子步骤：

若在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，通信仍出现误码，则结束通信，车载设备进入休眠状态。

例如，OBU被唤醒后，在通信的过程中，需要接收RSU发射的信号，并向RSU发射信号。应用本发明实施例，如果通信过程中有误码现象发生，则OBU读取微波接收芯片的功率数值，如果低于预设的标准值，为保证通信稳定，则自动增加后，继续与RSU通信。如果收到正常数据，则维持此接收灵敏度和发射功率的设置；若仍然不能收到正常数据，则结束通信，进入休眠状态。因为提高接收灵敏度与发射功率后，会降低误码率，但是会增大功耗，因此在正常情况下，还是以初始化的标准值为佳。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

参考图3，示出了本发明的一种ETC系统的车载设备实施例的结构框图，所述车载设备用于与路侧设备通信，所述车载设备具体可以包括以下单元：

微波接收单元31，用于接收路侧设备发送的微波信号；

微处理器32，包括强度信息获取子单元321和通信参数设置子单元322，所述强度信息获取子单元321用于获取所接收微波信号的强度信息；所述通信参数设置子单元322用于依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

通信单元33，用于采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

在本发明的一种优选实施例中，所述车载设备内部的通信参数可以包括车载设备的唤醒灵敏度，在这种情况下，所述通信单元可以包括以下子单元：

微波唤醒子单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

微波通信子单元，用于在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

作为本发明的另一种优选实施例，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率，在这种情况下，所述通信单元可以包括以下子单元：

数据发送子单元，用于采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

数据接收子单元，用于采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

更为优选的是，所述车载设备中预存有标准的微波信号强度，所述通信单元还可以包括以下单元：

误码处理单元，用于在通信出现误码时，获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

为降低功耗，所述通信单元还可以包括：

结束处理单元，用于在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，若通信仍出现误码，则结束通信，进入休眠状态。

在具体实现中，所述ETC系统的车载设备，还可以包括：

唤醒单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态。

在具体实现中，微处理器可以采用低功耗单片机，具备休眠状态和工作状态，可以与其他各模块相互通信，完成各功能模块的参数读取、参数设置、数据通信和人机交互等功能。通信单元可以由专用微波通信电路构成，可以将车载设备需要发给其他设备的信息通过微波发送出去，以及，接收车载设备需要接收的其他设备发射的微波信号，并可提供微波信号强度数值。其中发射功率可由微处理器设置。微波唤醒子单元和唤醒单元可以在车载设备处于休眠状态时工作，当接收到唤醒信号时给微处理器模块一个唤醒信号。唤醒灵敏度可由微处理器设置。本发明的车载设备还可以设置其他功能模块，即实现其他车载设备需要的功能的电路，如天线、电源管理模块、IC卡读卡模块、液晶显示模块和人机接口模块等。

由于本实施例基本相应于前述的方法实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此就不赘述了。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法及一种ETC系统的车载设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种ETC系统车载设备与路侧设备的通信方法，其特征在于，包括：

车载设备接收路侧设备发送的微波信号，并获取所接收微波信号的强度信息；

车载设备依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

车载设备采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的唤醒灵敏度，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤包括：

车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

车载设备在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤包括：

车载设备采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

车载设备采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车载设备中预存有标准的微波信号强度，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤还包括：

当通信出现误码时，车载设备获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；

若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车载设备采用通信参数与路侧设备进行通信的步骤还包括：

若在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，通信仍出现误码，则结束通信，车载设备进入休眠状态。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在车载设备接收微波信号之前，还包括：

车载设备依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态。

7.一种ETC系统的车载设备，其特征在于，所述车载设备用于与路侧设备通信，所述车载设备包括：

微波接收单元，用于接收路侧设备发送的微波信号；

微处理器，包括强度信息获取子单元和通信参数设置子单元，所述强度信息获取子单元用于获取所接收微波信号的强度信息；所述通信参数设置子单元用于依据所述微波信号的强度信息调整其内部的通信参数；

通信单元，用于采用所述内部的通信参数与路侧设备进行通信。

8.如权利要求7所述的ETC系统的车载设备，其特征在于，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的唤醒灵敏度，所述通信单元包括：

微波唤醒子单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求采用所述唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态；

微波通信子单元，用于在工作状态下与路侧设备进行数据交互。

9.如权利要求7所述的ETC系统的车载设备，其特征在于，所述车载设备内部的通信参数包括车载设备的接收灵敏度，和/或，车载设备的发射功率，所述通信单元包括：

数据发送子单元，用于采用所述发射功率向路侧设备发送数据；

和/或，

数据接收子单元，用于采用所述接收灵敏度接收路侧设备所发送的数据。

10.如权利要求9所述的ETC系统的车载设备，其特征在于，所述车载设备中预存有标准的微波信号强度，所述通信单元还包括：

误码处理单元，用于在通信出现误码时，获取当前微波信号的强度，并将该当前微波信号强度与标准微波信号强度进行比较；若当前微波信号强度小于标准微波信号强度，则增加车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率。

11.如权利要求10所述的ETC系统的车载设备，其特征在于，所述通信单元还包括：

结束处理单元，用于在调整车载设备的接收灵敏度和/或车载设备的发射功率后，若通信仍出现误码，则结束通信，进入休眠状态。

12.如权利要求9所述的ETC系统的车载设备，其特征在于，还包括：

唤醒单元，用于依据路侧设备发送的通信建立请求，采用预设的唤醒灵敏度从休眠状态被唤醒至工作状态。

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