CN102904630B - 自由流电子收费系统的通信方法 - Google Patents

自由流电子收费系统的通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102904630B
CN102904630B CN201110208424.3A CN201110208424A CN102904630B CN 102904630 B CN102904630 B CN 102904630B CN 201110208424 A CN201110208424 A CN 201110208424A CN 102904630 B CN102904630 B CN 102904630B
Authority
CN
China
Prior art keywords
roadside unit
frame
board units
frame structure
time slot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110208424.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102904630A (zh
Inventor
陈育成
吴嘉谊
郭海陶
刘咏平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Genvict Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Priority to CN201110208424.3A priority Critical patent/CN102904630B/zh
Publication of CN102904630A publication Critical patent/CN102904630A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102904630B publication Critical patent/CN102904630B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种自由流电子收费系统的通信方法,包括:设置由连续多个下行时隙、第一上下行间时间保护、连续多个上行时隙、第二上下行间时间保护组成的无线链路帧;利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程。本发明可以提高自由流电子收费系统的空中资源使用效率,有效解决同一车道跟车问题和车辆变道通信切换问题,确保通信交易正常进行。

Description

自由流电子收费系统的通信方法
技术领域
本发明涉及自由流电子收费技术,具体的说,涉及一种自由流电子收费系统的通信方法。
背景技术
随着我国ETC(不停车收费)标准的颁布实施,ETC系统的应用越来越广泛,但目前ETC系统应用仍处在以高速公路专用车道为使用基础的电子收费初级阶段,专用车道电子收费技术,一般还需有收费站存在,还要设置自动栏杆,车辆通过收费站时必须沿某个车道行驶通过,车辆的通行能力依然不高。
多车道自由流电子收费技术(或称“自由流不停车收费技术”)是一种更为先进的高速公路不停车电子收费技术。这种收费技术没有车道隔离设施,能让车辆随意通过收费点,车辆通过收费点时感觉不到收费过程的发生。多车道自由流电子收费技术作为ETC系统应用的高级阶段,以更智能、效果更好、成本更低等优势指示着ETC电子收费技术发展的方向。
自由流电子收费系统与专用车道不停车收费系统尽管都是DSRC短程通信的应用,但二者对系统性能要求存在较大差异。由于自由流状态下,车辆行驶状态呈现多样化,如并驰、跨线和并道行驶等,这就要求自由流电子收费系统需做到多车道通信区域全覆盖。自由流状态下,车辆行驶速度较高,这需要有安全简洁的通信协议支持和优异的系统处理能力。自由流状态下,为了识别并记录车辆信息,往往有车辆定位的需求。这些问题是自由流电子收费技术应用中的重要问题。
下面首先对现有的自由流电子收费系统(简称:自由流收费系统)做一阐述。参见图1、图2,现有的自由流收费系统,采用两种空中无线链路帧模式:公共链路帧、专用链路帧。其中,图1示出了其公共链路帧,图2示出了其专用链路帧。帧中的主要参数参见表1。
表1
  参数   参数定义   参数取值
  T1   RSU由发送状态转换为接收状态的切换时间   160us
  T4a   一个专用上行链路窗口发送开始前的最大时间   320us
  T4b   一个公共上行链路窗口发送开始前的最大时间   32us
  T5   公共上行链路窗口的持续时间   320us
  N5   同时分配的连续公共上行链路的窗口数   5
现有的自由流收费系统的复用方式参见表2,其在时域采用上、下行时分复用半双工,空中链路帧为非同步时分多址;频域为频分复用。由于路侧单元(RSU)与车载单元(OBU)以非同步时分多频多址方式通信,因而现有的自由流收费系统中的RSU和OBU彼此不须事先建立通信视窗的同步关系。
表2
现有的自由流收费系统的正常交易工作流程可以参见表3。
表3
参见图3,图3示出了现有的自由流收费系统的单个OBU的交易时间,其总时间约为56ms。
参见表4,其中示出了现有的自由流收费系统的主要系统性能。
表4
从表4可知,现有的自由流收费系统,其系统性能仍有许多需要改进之处。
发明内容
有鉴于上述背景,本发明提供了一种自由流电子收费系统的通信方法,能够提高系统的空中资源使用效率。
为解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种自由流电子收费系统的通信方法,包括:
设置由连续多个下行时隙、第一上下行间时间保护、连续多个上行时隙、第二上下行间时间保护组成的无线链路帧;
利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程。
优选地,所述的通信方法,利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程包括:
在所述帧结构中的第一帧进行所述交互过程的第一步骤:路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息;车载单元进行相应初始化;
在所述帧结构中的第二帧进行所述交互过程的第二步骤:路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息;初始化成功的车载单元解析公共系统消息以获得系统消息、相应通信参数和应用参数,发送专用链路请求指令给路侧单元;
在所述帧结构中的第四帧进行所述交互过程的第三步骤:路侧单元给车载单元发送分配专用链路指令;车载单元与路侧单元协商通信参数及应用参数,完成专用链路的建立;
在所述帧结构中的第六帧进行所述交互过程的第四步骤:路侧单元将交易记录发送给车载单元,及在生成交易记录时报告至车道控制器;车载单元在收到交易记录后应答路侧单元以告知路侧单元进行结果取回等待;
在所述帧结构中的第七帧进行所述交互过程的第五步骤:路侧单元向车载单元取结果,根据车载单元返回的确认信息确定交易正常或者异常;
在所述帧结构中的第八帧进行所述交互过程的第六步骤:路侧单元将交易记录上传至车道控制器,及通知车载单元结束交易,释放通信连接;车载单元进行交易结束响应。
优选地,所述的通信方法,所述无线链路帧包括连续七个下行时隙,以及连续九个上行时隙。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第一帧的第一或第二下行时隙,路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第二帧的第一或第二下行时隙,路侧单元发送唤醒信号和广播公用系统消息;在所述帧结构中的第二帧的第一、第二、第三、第四或第五上行时隙,车载单元发送专用链路请求给路侧单元。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第四帧的第三下行时隙,路侧单元给车载单元发送分配专用链路指令;在所述帧结构中的第四帧的第六、第七和第八上行时隙中的任一时隙以及第九上行时隙的两个时隙,车载单元与路侧单元协商通信参数及应用参数,完成专用链路的建立。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第六帧的第四、第五和第六下行时隙中的任一时隙以及第七下行时隙的两个时隙,路侧单元将交易记录发送给车载单元;在所述帧结构中的第六帧的第六、第七或第八上行时隙,车载单元应答路侧单元以告知路侧单元进行结果取回等待。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第七帧的第四、第五或第六下行时隙,路侧单元向车载单元取结果;在所述帧结构中的第七帧的第九上行时隙,车载单元向路侧单元返回确认信息。
优选地,所述的通信方法,在所述帧结构中的第八帧的第四、第五或第六下行时隙,路侧单元通知车载单元结束交易,释放通信连接;在所述帧结构中的第八帧的第六、第七或第八上行时隙,车载单元向路侧单元发送交易结束响应。
优选地,所述的通信方法,所述路侧单元以预设的固定频率广播公用系统消息,被唤醒的车载单元以该预设的固定频率接收路侧单元的信号。
本发明通过提供一种新型的无线链路帧以及帧结构,路侧单元和车载单元基于该无线链路帧的帧结构进行通信,可以提高收费系统的空中资源使用效率。
附图说明
图1是现有的自由流收费系统的公共链路帧结构。
图2是现有的自由流收费系统的专用链路帧结构。
图3是现有的自由流收费系统的单个OBU交易时间安排。
图4是本发明实施例的自由流收费系统的用于RSU与OBU通信的帧结构。
图5是本发明实施例的自由流收费系统的单个OBU交易时间安排。
具体实施方式
下面对照附图并结合具体实施方式对本发明做详细说明。
本发明实施例的自由流电子收费系统的通信方法,包括:
设置由连续多个下行时隙、第一上下行间时间保护、连续多个上行时隙、第二上下行间时间保护组成的无线链路帧;
利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程。
本发明实施例的自由流电子收费系统的通信方法,在RSU和OBU之间采用准同步时分多址方式,利用新的帧结构完成通信。如图4所示,新的帧结构,是由连续多个无线链路帧形成,例如图4所示的F0、F1、F2、F3、……。一个无线链路帧,例如F0帧,包括下行的7个时隙(T0~T6)、上下行之间的时间保护(第一上下行间时间保护)、上行的9个时隙(T0’~T8’)、上下行之间的时间保护(第二上下行间时间保护)。需要注意的是,图中,字母F后的数字表示相应帧的帧号,字母T后的数字表示相应时隙的时隙号,字符“’”表示该时隙为上行时隙。根据各帧在整个帧结构中的顺序,以及各时隙在帧中的顺序,F0称为第一帧,F1称为第二帧,……,依次类推。T0称为第一下行时隙,T1称为第二下行时隙,……,依次类推。T0’称为第一上行时隙,T1’称为第二上行时隙,……,依次类推。也就是说,由于帧号和时隙号均从零开始编号,因此,表示其顺序的第一、第二等顺序号为帧号或时隙号加一。一个无线链路帧的各个时隙的功能分配、持续时间、传输字节等相关参数参见表5。
表5
本发明实施例的自由流收费系统,其复用方式参见表6,在时域,上、下行时分复用,无线链路帧为同步时分多址;在频域,采用频分复用。由于RSU与OBU是以准同步时分多频多址方式通信,因而须事先建立通信视窗的同步关系。
表6
本发明实施例的自由流收费系统的正常交易工作流程可参见表7。
表7
本发明实施例的自由流收费系统的单个OBU交易处理时间参见图5所示。从图5可以看到,由于单个OBU与RSU整个交易的完整交易流程需要持续70ms左右,而几个OBU一般在时间上是有一定先后顺序进入车道RSU通信区域,在同一时刻每台OBU交易步骤(涉及到交换字节数量大小)不同,或者可能有些OBU正处于空闲状态(不用进行无线通信);而单台OBU交易过程,每步骤之间是有无线通信空闲时间的,所以从70ms时间段里看,可同时满足3台OBU和RSU进行交易处理。
本发明实施例的自由流收费系统的系统性能参见表8。
表8
表9
参见表9,本发明实施例的系统的无线通信处理的实时性分析如下:假设汽车行驶速度=180Km/h,也即5cm/ms,RSU在车道上覆盖可通信长度等于8m,车道横向宽带等于3m。从表9可知,在一个帧周期内车辆横向移动距离只有0.36m,而RSU发射覆盖区域在车道横向宽带一般为5.5m,相邻RSU覆盖交叉区域宽带约为1.2m,所以车辆需在3个帧周期内横向移动,才会超出RSU覆盖边缘;只要系统能在每帧周期内都能接收到每个OBU发射的无线信号,系统就能指挥就近RSU与OBU进行正常通信,满足无线定位的实时性要求。
从表9可知,在可通信区域内,车辆可持续通信帧数量为15.6,而一个OBU正常交易所需要的空中帧帧数量为6,当无线通信出现接收误码而需要发射机重新发射的情况,系统还有足够无线资源满足。
本发明与现有技术的系统性能对比可参见表10。
表10
从表10可知,本发明相对于现有技术,在空中资源使用效率上得到大幅提高,并且能够有效处理同一车道跟车问题,有效解决车辆变道行驶无线通信切换问题,避免车辆漏交易问题出现。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自由流电子收费系统的通信方法,其特征在于:包括,
设置由连续多个下行时隙、第一上下行间时间保护、连续多个上行时隙、第二上下行间时间保护组成的无线链路帧;
利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程;
其中,利用由连续多个所述无线链路帧形成的帧结构,路侧单元与车载单元之间按照预设原则,依序在所述帧结构中的各个无线链路帧的规定时隙内完成相应交互过程包括:
在所述帧结构中的第一帧进行所述交互过程的第一步骤:路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息;车载单元进行相应初始化;
在所述帧结构中的第二帧进行所述交互过程的第二步骤:路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息;初始化成功的车载单元解析公共系统消息以获得系统消息、相应通信参数和应用参数,发送专用链路请求指令给路侧单元;
在所述帧结构中的第四帧进行所述交互过程的第三步骤:路侧单元给车载单元发送分配专用链路指令;车载单元与路侧单元协商通信参数及应用参数,完成专用链路的建立;
在所述帧结构中的第六帧进行所述交互过程的第四步骤:路侧单元将交易记录发送给车载单元,及在生成交易记录时报告至车道控制器;车载单元在收到交易记录后应答路侧单元以告知路侧单元进行结果取回等待;
在所述帧结构中的第七帧进行所述交互过程的第五步骤:路侧单元向车载单元取结果,根据车载单元返回的确认信息确定交易正常或者异常;
在所述帧结构中的第八帧进行所述交互过程的第六步骤:路侧单元将交易记录上传至车道控制器,及通知车载单元结束交易,释放通信连接;车载单元进行交易结束响应。
2.如权利要求1所述的通信方法,其特征在于:所述无线链路帧包括连续七个下行时隙,以及连续九个上行时隙。
3.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第一帧的第一或第二下行时隙,路侧单元发送唤醒信号和广播公共系统消息。
4.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第二帧的第一或第二下行时隙,路侧单元发送唤醒信号和广播公用系统消息;在所述帧结构中的第二帧的第一、第二、第三、第四或第五上行时隙,车载单元发送专用链路请求给路侧单元。
5.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第四帧的第三下行时隙,路侧单元给车载单元发送分配专用链路指令;在所述帧结构中的第四帧的第六、第七和第八上行时隙中的任一时隙以及第九上行时隙的两个时隙,车载单元与路侧单元协商通信参数及应用参数,完成专用链路的建立。
6.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第六帧的第四、第五和第六下行时隙中的任一时隙以及第七下行时隙的两个时隙,路侧单元将交易记录发送给车载单元;在所述帧结构中的第六帧的第六、第七或第八上行时隙,车载单元应答路侧单元以告知路侧单元进行结果取回等待。
7.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第七帧的第四、第五或第六下行时隙,路侧单元向车载单元取结果;在所述帧结构中的第七帧的第九上行时隙,车载单元向路侧单元返回确认信息。
8.如权利要求2所述的通信方法,其特征在于:在所述帧结构中的第八帧的第四、第五或第六下行时隙,路侧单元通知车载单元结束交易,释放通信连接;在所述帧结构中的第八帧的第六、第七或第八上行时隙,车载单元向路侧单元发送交易结束响应。
9.如权利要求2-8任一所述的通信方法,其特征在于:所述路侧单元以预设的固定频率广播公用系统消息,被唤醒的车载单元以该预设的固定频率接收路侧单元的信号。
CN201110208424.3A 2011-07-25 2011-07-25 自由流电子收费系统的通信方法 Active CN102904630B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110208424.3A CN102904630B (zh) 2011-07-25 2011-07-25 自由流电子收费系统的通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110208424.3A CN102904630B (zh) 2011-07-25 2011-07-25 自由流电子收费系统的通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102904630A CN102904630A (zh) 2013-01-30
CN102904630B true CN102904630B (zh) 2015-06-24

Family

ID=47576692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110208424.3A Active CN102904630B (zh) 2011-07-25 2011-07-25 自由流电子收费系统的通信方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102904630B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103198526B (zh) * 2013-02-01 2016-04-06 华中科技大学 路侧单元处理多个车载单元的并发操作方法
CN103136805B (zh) * 2013-02-01 2016-05-18 华中科技大学 车载单元-路侧单元自由流收费模式交易方法
CN103198527B (zh) * 2013-02-01 2016-01-20 武汉市城市路桥收费管理中心 车载单元-路侧单元自由流稽查模式交易方法
CN110689634B (zh) * 2019-11-26 2021-12-14 交通运输部路网监测与应急处置中心 适用于货车etc车道系统的通信方法及车道系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3772711B2 (ja) * 2000-10-27 2006-05-10 株式会社デンソー 路車間通信システム,車載器,路上機
CN1971623A (zh) * 2005-11-25 2007-05-30 北京握奇数据系统有限公司 基于无线局域网的电子不停车收费系统及其实现方法
CN102013119A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 深圳市金溢科技有限公司 电子不停车收费路侧单元的信号下行方法和装置,电子不停车收费方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3772711B2 (ja) * 2000-10-27 2006-05-10 株式会社デンソー 路車間通信システム,車載器,路上機
CN1971623A (zh) * 2005-11-25 2007-05-30 北京握奇数据系统有限公司 基于无线局域网的电子不停车收费系统及其实现方法
CN102013119A (zh) * 2010-11-24 2011-04-13 深圳市金溢科技有限公司 电子不停车收费路侧单元的信号下行方法和装置,电子不停车收费方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102904630A (zh) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102768768B (zh) 一种智能交通服务系统
Lyamin et al. Cooperative awareness in VANETs: On ETSI EN 302 637-2 performance
CN103258428B (zh) 一种基于etc设备实现交通状态采集的方法
CN105139684B (zh) 一种基于ZigBee网络的公交进站引导方法
CN102904630B (zh) 自由流电子收费系统的通信方法
CN102364548B (zh) 一种基于间歇性专用车道的公交优先方法
CN104300646B (zh) 一种支持车联网的多频段智能充电桩系统
CN103812605B (zh) 车联网中的数据播发控制和数据播发方法及设备
CN103200525A (zh) 一种车联网路侧信息采集与服务系统
CN105225484A (zh) 一种智能交通终端的数据处理方法、终端及系统
CN101350134A (zh) 基于dsrc的车辆紧急信息发送机制及系统
CN102088705A (zh) 一种避免etc系统中邻道干扰的实现方法及装置
CN102542817A (zh) 左开门式公交专用相位设置及社会车流的协同控制方法
CN104424665A (zh) 高速公路统一多路径识别系统及其识别方法
CN105577788A (zh) 开放性精确位置信息服务推送方法及服务系统
CN104066124B (zh) 一种车联网传输速率自适应控制装置及控制方法
CN104794929A (zh) 高速路网运行监控管理系统
CN102654941A (zh) 预约式交通信号优先控制方法
CN107221041A (zh) 一种防拆卸obu及其防拆管控方法
CN106910256A (zh) 一种多车道自由流下的多天线联合工作方法及系统
CN102956039A (zh) 基于片区建模的高速公路多路径通行费拆分方法
CN102024328B (zh) 基于车头时距均衡的公交信号优先方法
CN201111645Y (zh) 一种具有接触式和非接触式ic卡接口的车载电子标签
CN103176821B (zh) 一种路侧控制设备、车载电子标签设备及其程序更新方法
CN107564117A (zh) 复合通行卡和路径标识方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Nanshan District Keyuan Road Shenzhen city Guangdong province 518057 Tsinghua building A building 12 layer

Applicant after: SHENZHEN GENVICT TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: Nanshan District Keyuan Road Shenzhen city Guangdong province 518057 Tsinghua building A building 12 layer

Applicant before: Shenzhen Jinyi Technologies Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHENZHEN JINYI TECHNOLOGIES CO., LTD. TO: SHENZHEN GENVICT TECHNOLOGY CO., LTD.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant