CN102790976B

CN102790976B - 微无线通讯基站及其无线通讯车辆电子牌照组网管理系统

Info

Publication number: CN102790976B
Application number: CN201210154363.1A
Authority: CN
Inventors: 郭建国; 毛星原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: CN102790976A

Abstract

微无线通讯基站及其无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，微无线通讯基站设有收发天线与处理电路，特征是收发天线采用多扇区收发天线组成的高增益型微无线；处理电路设有主微处理电路，该主微处理电路分别与所述的多扇区收发天线的多路微处理RF收发器电路连接。“主微处理电路”，设有RAM系列微处理器、复位芯片、时间电路芯片、温度传感器芯片、LCD显示器电路、GPRS通讯模块、GPS接收电路模块，以及外围电路器件组成。本发明填补了现有技术中利用物联网进行泊车管理的技术空白，通过微无线通讯基站在一定的区域内与泊车车辆的电子牌照进行无线通讯组网，形成区域管理泊车车辆的系统。

Description

微无线通讯基站及其无线通讯车辆电子牌照组网管理系统

技术领域

本发明涉及一种停车管理系统，具体涉及一种区域泊车场或停车场进行车辆管理的微无线通讯基站，以及以这种微无线通讯基站为基础建立的无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，该系统主要包括：微无线通讯基站与无线通讯的车辆电子牌照两大部分。

背景技术

随着我国汽车保有量的迅速增加，预计到2020年中国汽车保有量将超过2亿辆，由此带来的能源安全和环境问题将更加突出，城市交通拥堵、停车困难、车辆信息管理难等问题将日益加剧，而且当今国内外还没有网络化管理整个城市泊车车位数，以及车辆信息等。

中国200810023205.6号发明专利公开了一种“车辆GPS定位测距及车辆电子牌照信息终端”，该终端设有无线通讯的移动车辆综合信息处理仪表：包括GPS定位系统、存储器、音频电路、显示器电路、键盘电路、DCPL-Bus稳压电路和微单元阵列无线收发器；还设有多CPU微控制器系列；多CPU微控制器系列中包括有核心CPU与若干个分别设置在各微单元阵列无线收发器中的微单元阵列CPU；核心CPU自身带有CAN-Bus通讯总线接口，并与DCPL-Bus稳压电路组成DCPL-Bus通讯总线接口，稳压电路通过DCPL-Bus通讯总线为各电路和各系统提供电源，形成两线制供电线路与数字通讯线路共享的总线；同时，信息终端中还设有车尾电子牌照信息收发器，无线通讯的移动车辆综合信息处理仪表是通过DCPL-Bus通讯总线或CAN-Bus通讯总线与车尾电子牌照信息收发器连接。

中国201010521078.X号发明专利公开了一种：“无线通讯车辆电子牌照与车距测量系统”是一种解决动态交通中高速公路智能运输系统应用的无线通讯车辆电子牌照与车距测量综合信息处理仪系统，包括：无线通讯车辆电子牌照装置与车距测量综合信息处理仪两大部分；无线通讯车辆电子牌照装置中设有：无线ZigBee通讯标准的微处理RF收发器芯片、PCB收发天线、GPS电路、存储芯片、温度传感器、时间电路芯片、LIN总线芯片、太阳能电池、稳压电路，以及外围器件；车距测量综合信息处理仪中设有：无线ZigBee通讯标准的微处理RF收发器芯片、PCB收发天线、GPS电路、存储芯片、温度传感器、时间电路芯片、LIN总线芯片，显示器电路、蜂鸣电路、RFIC卡电路、键盘电路，以及外围器件；同时，无线通讯车辆电子牌照装置中的无线ZigBee通讯标准的微处理RF收发器芯片、PCB收发天线、GPS电路、存储芯片、温度传感器、时间电路芯片、LIN总线芯片、太阳能电池、稳压电路，以及外围器件，共同组成无线通讯薄膜电路，无线通讯薄膜电路经塑料模塑工艺将无线通讯薄膜电路压制在高强度塑料薄膜中，制成塑料的无线通讯车辆电子牌照装置；无线通讯车辆电子牌照与车距测量综合信息处理仪中，无线收发器都采用无线ZigBee通讯标准的微处理RF收发器芯片、PCB收发天线；同时，无线通讯车辆电子牌照中微处理RF收发器芯片、PCB收发天线，与GPS电路、存储芯片、温度传感器、时间电路芯片、LIN总线芯片、太阳能电池与稳压电路，以及各芯片的外围器件，共同组成无线通讯薄膜电路，无线通讯薄膜电路经塑料模塑工艺将无线通讯薄膜电路压制在高强度塑料薄膜中，制成一种塑料的无线通讯车辆电子牌照；车距测量综合信息处理仪通过IEEE802.15.4通讯标准的无线通讯与前方车辆的无线通讯车辆电子牌照装置进行交互式信息通信，获得前方车辆的“基本标示数据”与本车的“基本标示数据”进行比对与数据处理进行车距测量；“基本标示数据”为：车辆空间准确同步时标的地理位置数据、车辆速度数据与车辆牌照数据。

上述现有技术都是解决车辆行驶中的动态检测与控制的系统。而车辆停泊时的静态检测与控制系统大多数仍然采用传统的机械装置或地埋式传感器等传统的电路系统，一般无法与物联网系统衔接。

发明内容

本发明是在上述发明专利的基础上，提出一种微无线通讯基站及其无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，是解决静态交通中城市车辆泊车与车辆信息管理的系统。是一种解决智能交通系统中针对车辆信息与泊车信息进行物联网应用的系统。

具体涉及无线ZigBee（通信标准采用IEEE802.15.4）通讯标准的，微无线通讯基站与无线通讯的车辆电子牌照；该微无线通讯基站是采用六路RF收发电路与六扇区收发天线组成的高增益型微无线通讯基站，以及高增益型无线通讯的车辆电子牌照，并通过微无线通讯基站在一定的区域内与泊车车辆的电子牌照进行无线通讯组网，形成区域管理泊车车辆的系统。

完成上述发明任务的技术方案是：一种微无线通讯基站，设有收发天线与处理电路，其特征在于，所述的收发天线采用多扇区收发天线组成的高增益型微无线；所述处理电路的结构如下：设有主微处理电路，该主微处理电路分别与所述的多扇区收发天线的多路微处理RF收发器电路连接。

所述的“多扇区收发天线”，以及“多扇区收发天线的多路微处理RF收发器电路”，是指：面向360度平均分布的“多扇区收发天线”与“多扇区收发天线的多路微处理RF收发器电路”。其数量可以是4扇区和4路微处理RF收发器电路，也可以是5扇区、6扇区和5路、6路微处理RF收发器电路，甚至可以更多。本申请推荐采用6扇区和6路微处理RF收发器电路。

所述的“区域内车辆”，是指停车场等适用本发明的场所所管理的区域；本发明中的微无线通讯基站的通讯范围可以覆盖该区域，并对驶入、驶出或停泊在该区域内的所有车辆上的电子牌照进行无线通讯连接。

所述的“主微处理电路”，设有RAM系列微处理器、复位芯片、时间电路芯片、温度传感器芯片、LCD显示器电路、GPRS通讯模块、GPS接收电路模块，以及外围电路器件组成；

其中LCD显示器电路、GPRS通讯模块、GPS接收电路模块采用公知电路模块；GPS接收电路模块U7可以采用国外SiRF STAR III数据处理芯片的E580型号的GPS接收电路模块，也可以采用我国北斗GPS接收电路模块。

在优化方案中，该微无线通讯基站的电源采用太阳能电源：设有太阳能电池，及与该太阳能电池连接的太阳能稳压电路。

所述的“多扇区收发天线组成的高增益型微无线”是各自独立的多个微天线，每个微天线分别设有一个由PCB覆铜天线条板、PCB覆铜天线塑料护套组成的圆柱形天线，该圆柱形天线安装分别在多个扇区电磁波辐射焦面位置上；而每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立；每个微天线分别包括有：塑料天线外罩、PCB覆铜天线条板、PCB覆铜天线塑料护套、六扇区电磁波反射体、六扇区收发天线底座、天线引线槽所；

所述的“多路微处理RF收发电路101”，主要特征是，通过微处理电路100通信接口SPI与收发控制接口PAEN-1…PAEN-6、EN-1…EN-6及增益控制HGM接口，管理控制多路微处理RF收发电路101，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路经各路六扇区收发天线，进行循环扫描多扇无线辐射区中车辆无线通讯电子牌照，进行全向高增益无线收发通讯；多路微处理RF收发电路101中，微处理RF收发芯片IC1-1…IC6-1，采用CC25XX或CC24XX系列芯片，射频增益放大器芯片IC1-2…IC6-2，采用CC259X系列芯片。

在优化方案中，多个扇区的电磁波反射体是有色金属制成。

完成本申请第2个发明任务的技术方案是：一种以上述微无线通讯基站为基础建立的无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，其特征在于，该系统的中心为上述微无线通讯基站，包括区域内所有车辆上安装的电子牌照系统；所述微无线通讯基站的六路微处理RF收发器电路通过多扇区收发天线，分别与区域内车辆上无线通讯的车辆电子牌照进行无线通讯组网，形成区域管理的车辆泊车系统。

所述的无线通讯组网，具体可以采用无线ZigBee（通信标准采用IEEE802.15.4）通讯标准。

所述的无线通讯的车辆电子牌照包括：塑料模塑工艺的牌照、微处理RF收发器电路、GPS电路、加密存储器、时间电路芯片、PCB天线、稳压电路、太阳能电池电路及外围电路所组成。

所述的“微无线通讯基站与无线通讯车辆电子牌照组网管理系统”，可以只设置一个上述微无线通讯基站；也可以设置多个上述微无线通讯基站，各个微无线通讯基站通过无线通讯组网，通过分布式多个微无线通讯基站进行扩大范围区域管理无线通讯的车辆电子牌照与车辆。

换言之，本发明具体提出一种微无线通讯基站与无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，主要包括：多扇区收发天线组成的高增益型微无线通讯基站与高增益型无线通讯的车辆电子牌照两大部分；微无线通讯基站与无线通讯的车辆电子牌照可以采用无线ZigBee（通讯协议采用IEEE802.15.4）通讯协议或制定通讯协议；微无线通讯基站包括：主微处理电路、多路微处理RF收发器电路、多扇区全向收发天线、GPS电路、GPRS通讯模块、温度传感器、时间电路芯片、LCD显示电路、隔离稳压电路、太阳能电池电路及外围电路所组成；无线通讯的车辆电子牌照包括：塑料模塑工艺的牌照、微处理RF收发器电路、GPS电路、加密存储器、时间电路芯片、PCB天线、稳压电路、太阳能电池电路及外围电路所组成。

本发明填补了现有技术中利用物联网进行泊车管理的技术空白，是一种解决智能交通系统中针对车辆信息与泊车信息进行物联网应用的系统，通过微无线通讯基站在一定的区域内与泊车车辆的电子牌照进行无线通讯组网，形成区域管理泊车车辆的系统。

附图说明

图1-1、图1-2为本发明的微无线通讯基站六扇区收发天线结构图；

图2 本发明的微无线通讯基站电路原理图；

图3-1、图3-2、图3-3为本发明的无线通讯车辆电子牌照结构三视图；

图4 本发明的无线通讯车辆电子牌照正面标准图；

图5 本发明的无线通讯车辆电子牌照电路原理图；

图6 本发明的微无线通讯基站与泊车场车辆电子牌照组网结构图。

具体实施方式

实施例1，参照图1-1、图1-2是本发明所述“微无线通讯基站六扇区收发天线结构图”，其结构包括：塑料天线外罩10、PCB覆铜天线条板20、PCB覆铜天线塑料护套30、六扇区电磁波反射体40、六扇区收发天线底座50、天线引线槽60所组成；其中六个扇区都有一个由PCB覆铜天线条板20、PCB覆铜天线塑料护套30组成的圆柱形天线，安装在六个扇区电磁波辐射焦面位置上，而每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立，六扇区电磁波反射体40是有色金属制成，六扇区外形在图1-1的A-A剖面图所示。

参照图2，是本发明所述“微无线通讯基站电路原理图”其电路结构主要由微处理电路100、六路微处理RF收发电路101、太阳能稳压电路103三大部分组成。

微处理电路100包括：RAM系列微处理器U1、复位芯片U2、时间电路芯片U3、温度传感器芯片U4、LCD显示器电路U5 、GPRS通讯模块U6、GPS电路模块U7，以及外围电路器件组成；其中LCD显示器电路U5 、GPRS通讯模块U6、GPS接收电路模块U7采用公知电路模块，GPS接收电路模块U7可以采用国外SiRF STAR III数据处理芯片的E580型号的GPS接收电路模块，也可以采用我国北斗GPS接收电路模块。

微处理电路100主要特征在于，采用RAM系列微处理器U1管理六路微处理RF收发电路101，RAM系列微处理器U1的SPI通信接口MOSI、MISO、SCK及片选控制口P0.16（CS1）、P0.15（CS2）、P0.14（CS3）、P0.13（CS4）、P0.12（CS5）、P0.11（CS6）与六路微处理RF收发器IC1-1…IC6-1的P1.4…P1.1相连接，其中SPI通信接口MOSI、MISO、SCK是并联对应连接到六路微处理RF收发器IC1-1…IC6-1的P1.4、P1.3、P1.2的MOSI、MISO、SCK接口，片选控制口P0.16…P0.11分别连接到六路微处理RF收发器IC1-1…IC6-1的P1.1选片接口，当片选控制口P0.16…P0.11中某一片选控制口为低电平时，RAM系列微处理器U1与选中的微处理RF收发器进行SPI通信；RAM系列微处理器U1的P0.21…P0.25、P0.27…P0.30、P1.17…P1.19是六路微处理RF收发电路101的收发控制接口PAEN-1…PAEN-6、EN-1…EN-6相关的控制接口，而RAM系列微处理器U1的P1.16是六路微处理RF收发电路101的增益控制HGM共同接口；RAM系列微处理器U1的I2C总线接口与时间电路芯片U3、温度传感器芯片U4、LCD显示器电路U5的I2C总线接口相连接；RAM系列微处理器U1的2路UART通讯端口分别与GPRS通讯模块U6、GPS接收电路模块U7的UART通讯端口连接。

六路微处理RF收发电路101包括：有六路微处理RF收发电路，第一路微处理RF收发电路，由微处理RF收发芯片IC1-1、射频增益放大器芯片IC1-2、复位芯片IC1-3、电容C1-0…C1-15、电阻R1-1…R1-3、电感L1-1…L1-5、晶振Z1-1与ZI-2、天线AN1-1组成；第二路、第三路…第六路微处理RF收发电路与第一路微处理RF收发电路相同，第六路微处理RF收发电路，由微处理RF收发芯片IC6-1、射频增益放大器芯片IC6-2、复位芯片IC6-3、电容C6-0…C6-15、电阻R6-1…R6-3、电感L6-1…L6-5、晶振Z6-1与Z6-2、天线AN6-1组成；其中微处理RF收发芯片IC1-1…IC6-1，可以采用CC25XX系列芯片，射频增益放大器芯片IC1-2…IC6-2，可以采用CC259X系列芯片。

六路微处理RF收发电路101主要特征在于，通过微处理电路100通信接口SPI与收发控制接口PAEN-1…PAEN-6、EN-1…EN-6及增益控制HGM接口，管理控制六路微处理RF收发电路101，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路经各路六扇区收发天线，进行循环扫描六扇无线辐射区中车辆无线通讯电子牌照，进行全向高增益无线收发通讯。

太阳能稳压电路103是为微处理电路100、六路微处理RF收发电路101提供稳压电源；电源是采用太阳能电池板VE1与充电电池BT，并通过公知的稳压电路，提供VCC5V、VDD3.3V、VDD1.8V、VDDa3.3V 、VDDa1.8V、VCC3.3V、AVCC3.3V的稳压电源；所述的微无线通讯基站是由太阳能电池板提供能源，进行野外与车辆无线通讯电子牌照，进行全向高增益无线收发通讯，以及通过GPRS通讯模块U6经2G无线网与IP网与上层物联网综合信息港进行信息交互。

实施例2，参照图3-1、图3-2、图3-3、图4、图5：为本发明所述的“无线通讯车辆电子牌照”外形尺寸及外观标准，是采用中华人民共和国机动车号牌行业标准（GA36—2007）；无线通讯车辆电子牌照结构，参照图3-1、图3-2、图3-3，其特征是：1.0为车辆电子牌照正面视图、2.0为车辆电子牌照A-A剖面图中基板、3.0为车辆电子牌照A-A剖面图中附板、4.0为基板与附板之间夹层中无线通讯薄膜电路、5.0为车辆电子牌照反面B-B剖面图、6.0为柔性太阳能电池嵌入区、7.0为无线通讯薄膜电路嵌入区、8.0为无线通讯薄膜电路中无线收发天线、9.0为无线通讯薄膜电路接线端子；其中2.0为车辆电子牌照A-A剖面图中基板与3.0为车辆电子牌照A-A剖面图中附板，是在无线通讯薄膜电路嵌入到7.0为无线通讯薄膜电路嵌入区时，进行压制胶合；参照附图4，是本发明所述“无线通讯车辆电子牌照”正面外观标准视图，其中6.0为柔性太阳能电池嵌入外观视图。

参照附图5：本发明所述“无线通讯车辆电子牌照电路原理图”是一种嵌入在车辆牌照中的无线通讯薄膜电路，主要由2部分10-1与10-2电路组成；10-1电路部分是由IC1 微处理RF收发器CC25XX系列芯片、IC2射频增益放大器CC259X系列芯片、IC3复位芯片、IC4 GPS芯片、IC5加密存储器AT88SC1616芯片、IC6时间RX8025芯片，以及外围电阻R1…R13、电容C1…C19、晶振ZC1与ZC2、电感L1…L5、PCB天线AN与GPS天线AN_GPS所组成；10-2电路部分是由太阳能电池SEV、稳压电路芯片W1…W5、二极管WD0…WD3、充电电池BAT、电阻WR1与WR2、限压保护电阻WR0、电容WC1…WC15所组成。

本发明所述“无线通讯车辆电子牌照”中无线通讯薄膜电路，为了进一步优化，10-1 电路部分：IC1 微处理RF收发器芯片的I2C总线接口SDA、SCL，相对应的链接IC6时间RX8025芯片、IC5加密存储器AT88SC1616芯片的I2C总线接口SDA、SCL，其中电阻R10-R13是上拉电阻；IC1 微处理RF收发器芯片的P1.4-P1.1,作为SPI通信总线与GPS芯片IC4的SPI通信总线相对应的链接；IC1 微处理RF收发器芯片的P1.5,接口作为GPS芯片IC4的1PPS时标脉冲输入口；IC1 微处理RF收发器芯片的P0.6、P0.7口，控制GPS芯片IC4的工作状态复位、开与关；IC1 微处理RF收发器芯片的RF_N、RF_P射频收发口经电容C9、C8与射频增益放大器芯片IC2中RF_N、RF_P口相连接；IC1 微处理RF收发器芯片的P0.0、P0.1、P0.2口，相对应连接射频增益放大器芯片IC2中收发与增益控制口PAEN、EN、HGM；IC1 微处理RF收发器芯片的P0.3、P0.4口检测充电电池电量与太阳能电池工作状态。

本发明所述“无线通讯车辆电子牌照”中无线通讯薄膜电路，主要特征在于，整个无线通讯薄膜电路经塑料模塑工艺，将无线通讯薄膜电路压制在国家标准尺寸的车辆牌照中，制成一种高强度塑料{如：低压聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等}的无线通讯车辆电子牌照；无线通讯薄膜电路中采用的GPS芯片IC4是一种低功耗GPS数据处理芯片，可以采用国外ORG447、u-blox 或我国北斗GPS数据处理芯片；无线通讯薄膜电路中是通过IC1 微处理RF收发器CC25XX系列芯片、IC2射频增益放大器CC259X系列芯片及外围电路，组成高增益的RF无线收发电路；无线通讯薄膜电路主要由嵌入在车辆牌照中太阳能电池提供电源，同时也可以通过车辆电平提供电源，由无线通讯车辆电子牌照9.0无线通讯薄膜电路接线端子VE、GND接线端子进行连接。

本发明涉及一种区域泊车场或停车场进行车辆管理的“微无线通讯基站与无线通讯车辆电子牌照组网管理系统”，参看附图6所示，附图中A-1是微无线通讯基站装置，A-2是六扇区收发天线，B-1、B-2…B-n是泊车区每个车辆中无线通讯车辆电子牌照与微无线通讯基站进行无线通讯，而无线通讯基站通过自身的GPRS通讯模块，经2G无线网络与物联网综合信息港进行信息交互与管理。

Claims

1.一种微无线通讯基站，设有收发天线与处理电路，其特征在于，所述的收发天线采用多扇区收发天线组成的高增益型微无线；处理电路的结构如下：设有主微处理电路，该主微处理电路分别与多扇区收发天线的多路微处理RF收发器电路连接；

所述的“多扇区收发天线组成的高增益型微无线”是各自独立的多个微天线，每个微天线分别设有一个由PCB覆铜天线条板、PCB覆铜天线塑料护套组成的圆柱形天线，该圆柱形天线安装分别在多个扇区电磁波辐射焦面位置上；而每一个扇区的天线电磁波辐射都相互独立；每个微天线分别包括有：塑料天线外罩、PCB覆铜天线条板、PCB覆铜天线塑料护套、多扇区电磁波反射体、多扇区收发天线底座、天线引线槽所；

所述的收发天线采用无线ZigBee；通信标准采用IEEE802.15.4；

所述的“多路微处理RF收发电路”，是通过微处理电路通信接口SPI与收发控制接口PAEN-1…PAEN-6、EN-1…EN-6及增益控制HGM接口，管理控制多路微处理RF收发电路，并采用逐次控制每一路的循环控制方式，由各路对应的微处理RF收发电路经各路六扇区收发天线，进行循环扫描多扇无线辐射区中车辆无线通讯电子牌照，进行全向高增益无线收发通讯；多路微处理RF收发电路101中，微处理RF收发芯片IC1-1…IC6-1，采用CC25XX或CC24XX系列芯片，射频增益放大器芯片IC1-2…IC6-2，采用CC259X系列芯片。

2. 根据权利要求1所述的微无线通讯基站，其特征在于，所述的微无线通讯基站的电源采用太阳能电源：设有太阳能电池，及与该太阳能电池连接的太阳能稳压电路。

3. 根据权利要求1或2所述的微无线通讯基站，其特征在于，所述的多扇区电磁波反射体是有色金属制成。

4. 一种以权利要求1所述的微无线通讯基站为基础建立的无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，其特征在于，该系统的中心为所述的微无线通讯基站，包括区域内所有车辆上安装的电子牌照系统；所述微无线通讯基站的多路微处理RF收发器电路通过多扇区收发天线，分别与区域内车辆上无线通讯的车辆电子牌照进行无线通讯组网，形成区域管理的车辆泊车系统；

所述的无线通讯组网，是采用无线ZigBee通讯标准；通信标准采用IEEE802.15.4；或者制定标准；

5.根据权利要求4所述的无线通讯车辆电子牌照组网管理系统，其特征在于， “微无线通讯基站与无线通讯车辆电子牌照组网管理系统”，是只设置一个所述微无线通讯基站；或者是设置多个所述微无线通讯基站，各个微无线通讯基站通过2G或3G无线通讯组网，通过分布式多个微无线通讯基站进行扩大范围区域管理无线通讯的车辆电子牌照与车辆。