CN103391514A

CN103391514A - 一种车载单元与路侧天线设备通信的方法

Info

Publication number: CN103391514A
Application number: CN2012101435641A
Authority: CN
Inventors: 刘洋; 王波; 史建立; 王红莉; 段磊; 万维逸; 刘冠华
Original assignee: Aisino Corp
Current assignee: Aisino Corp
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: CN103391514B

Abstract

本发明公开了一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，包括：路侧天线设备一边广播路径信息，一边接收车载单元发射的序列号信息，车载单元接收路径信息并保存后，将自身的序列号信息发射给路侧天线设备，路侧天线设备接收到序列号信息后附加上时间戳信息并保存，再实时或周期性地将序列号和时间戳信息发送到多义性路径识别系统的数据管理中心。本发明可使多义性路径识别系统具有交通信息统计功能，同时不影响多义性路径识别系统的重要性能指标路径标识率。

Description

一种车载单元与路侧天线设备通信的方法

技术领域

本发明涉及射频识别领域，更具体地涉及多义性路径识别系统或交通信息统计系统中路侧天线设备和车载单元之间的通信方法。

背景技术

目前，交通信息统计技术是目前智能化交通ITS领域中的重要课题，是实现车辆行驶和道路管理智能化的重要手段，也是适时向公众提供实时路况信息的依据。交通信息统计技术因其能够提供某路段某时刻的交通信息、车辆速度信息、某车辆何时经过某路段的信息，使车辆行驶和道路管理智能化、信息化，在提供交通效率、改善道路交通环境和节约交通能源方面具有重要的意义。

对于联网收费的高速公路网来说，两点之间往往有多条行驶路径，这种情况造成了高速公路收费运营中的一个难题，即“路径多义性问题”。在联网收费环境下，尤其是投资主体多元化的路网环境下，解决车辆行驶路线“多义性”问题对规范通行费用拆分方式、提高拆分透明度和公平性、实现更合理的业主间利益分配、提高业主积极性，具有极其重大的意义。

多义性路径识别系统目前已经实现产品化，多家公司都有相关产品。这些产品普遍采用基于RFID技术的射频识别技术，主要设备包括桌面读写器（ODU）、车载单元（OBU）、路侧天线设备（RSU）。ODU设置在车道的出入口，当有车辆欲进入路网时，ODU把OBU从休眠状态唤醒为路上状态，OBU交给司机，司机携带具有路径信息保存功能的OBU进入路网，RSU被安装在不同业主拥有的路段中，RSU发射路径信息，当OBU经过这些路段时，OBU接收RSU广播的路径信息并保存，当司机准备下路时，在车道出口处，司机交回OBU，ODU读取OBU中的路径信息并生成所需费用，最后OBU被置为休眠状态，一种低功耗状态，以保证较长使用寿命。检索发现，中国专利申请号为200720052812.6，已经公开了一种应用在多义性路径识别系统的路侧天线设备，然而在该发明中，RSU与OBU只存在单向通信，即信息流只从RSU流向OBU，OBU不会发射信息到RSU，OBU只处于被动接收状态，因此不具有交通信息统计功能。

检索还发现，中国专利申请号为201110038229.0虽然公开了一种二义性路径识别系统中车载单元与路侧天线设备的通信方法，该方法可应用到交通信息统计领域，RSU与OBU可进行双向通信，但该方法在路径信息广播包中追加了4个OBU序列号，使数据包长度增加了16个字节，延长了路径信息的单包广播时间，降低了1秒内路径信息的广播次数，该方法同时需要实时更新路径信息包里的至少一个OBU序列号信息，而更新操作必然会占用RSU的操作时间，使RSU实际广播路径信息的时间有所减少，而多义性路径识别系统要求有非常高的标识成功率，当RSU的实际广播路径信息的时间相对减少时，必然带来标识成功率的降低，这是高速公路业主所不能接受的，因为即使不间断地广播路径信息，也不能保证有100%的标识成功率。

车载单元装置（OBU）：一种低功耗电子标签，通过与路侧天线设备通信记录所经过的路径信息，其保存的路径信息可由桌面读写器读出，其工作状态受读写器控制，不同车载单元具有不同的序列号。

标识成功率：OBU经过安装在路网中的RSU时，能够成功接收路径信息的概率，这是一种统计值，需要一定量的样本空间，此参数对具有多义性路径识别的路网管理中心来说非常重要，因为较低的标识成功率，可能意味某个路段业主收益的损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，在保证不减少或不打断路径信息持续广播的前提下，即保证原有的标识率不变条件下，使RSU同时具有交通信息统计和多义性路径识别功能。

为满足上述目标，本发明提出一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，该方法采用路侧天线设备与车载单元之间双向通信方式，不同于传统单向通信方式，在传统方法中，车载单元只接收路侧天线设备广播的路标信息，不发送信息给路侧天线设备。本发明提出路侧天线设备和车载单元采用双向通信，通信可分时进行，也可分频进行，做为优选，一般选择分频。车载单元向路侧天线设备发送信息的时机为收到路侧天线设备广播的路径信息后进行，发送的信息可以是车载单元的序列号、车型、车牌号码、颜色等信息，但并不局限为这些信息。路侧天线设备不仅广播路径信息，还要接收车载单元发送的序列号等信息。

路侧天线设备一般安装在不同业主的路段中，主要完成路径信息的广播和车载单元序列号等信息的收集，路侧天线设备实时或周期性地把序列号等信息上传到数据管理中心，数据管理中心再利用这些信息完成交通信息的统计。

本发明提出一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，所述方法包括：

步骤一，所述路侧天线设备一边广播路径信息，一边接收车载单元发射的序列号信息；

步骤二，当所述车载单元经过所述路侧天线设备的广播范围时，所述车载单元接收所述路侧天线设备广播的路径信息并保存后，向所述路侧天线设备发射自身的序列号；

步骤三，所述路侧天线设备接收到序列号后，把接收到此序列号时的时间信息附加到序列号中并保存；

步骤四，所述路侧天线设备把序列号和时间信息发送到多义性路径识别系统的数据管理中心。

其中，步骤一中所述广播路径信息和接收序列号可分时进行，也可分频进行。

其中，所述广播路径信息和接收序列号优选分频工作。

其中，在步骤二与步骤三之间还包括所述路侧天线设备判断是否收到所述车载单元序列号，如果为否，则返回步骤一。

其中，在步骤三与步骤四之间还包括判断上传序列号和时间戳信息是否到时，如果否，则返回步骤一。

其中，所述步骤二包括：

步骤A、当所述车载单元经过所述路侧天线设备的广播范围时，所述车载单元被定时唤醒，进入接收状态；

步骤B、所述车载单元判断接收是否超时，如果是，则返回步骤A；

步骤C、所述车载单元判断是否接收到路标，如果否，则返回步骤B；

步骤D、判断接收到的路标是否是新路标，如果否，则到步骤F；

步骤E、所述车载单元保存新路标；

步骤F、将路标与自身序列号组包发射给所述路侧天线设备。

其中，步骤四中所述路侧天线设备会实时或周期性地把车载单元的序列号和时间信息发送给所述数据管理中心。

其中，所述路侧天线设备能缓存一定时间内接收到的序列号和时间戳信息，对所述信息进行初步筛选。

其中，其特征在于所述数据管理中心接收到所述路侧天线设备发送的所述车载单元的序列号和时间戳信息后，利用序列号和时间信息或多个路侧天线设备发送的信息得到交通信息

其中，所述交通信息包括某时段某时刻的交流流量信息、某车辆的行驶速度信息或某车辆何时经过某路侧天线设备所在位置的信息。

当携带车载单元的车辆经过某个路侧天线设备时，车载单元周期性唤醒接收无线信号，且车载单元经过路侧天线设备的广播范围需要一定时间，由于车载单元的唤醒周期短，车载单元经过路侧天线设备的过程中，车载单元会多次唤醒接收路标，车载单元每收到一次路标就向路侧天线设备发送序列号等信息，之后车载单元再次进入周期性唤醒状态。车载单元在路侧天线设备的广播范围内可多次接收路标信息，可多次向路侧天线设备发送序列号等信息，这样路侧天线设备能可靠地接收序列号等信息，为交通信息统计提供较准备的数据。

附图说明

图1为路侧天线设备与车载单元通信流程图。

图2为本发明路侧天线设备工作流程图。

图3为本发明车载单元工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的具体实施方式并不局限于此。

本发明假设布置到路网中的路侧天线设备RSU均已经设置好路径编码，车载单元OBU的序列号唯一且相互不同，不同的车载单元有不同的序列号。RSU布置好以后，一边广播路径信息，一边接收车载单元发射的序列号信息，传统路径信息的广播包格式如表1所示：

包长度

包序号

包总数

RSUID

命令

路径信息

CRC码

0x09

0x01

0xxxxx

0x02

0xxxxx

表1

广播路径信息和接收序列号信息同时进行，互不影响，两个任务可分时、分频进行，作为优选，可选择分频，广播路径信息任务使用一套独立的微处理器、射频模块、功放模块、天线模块完成，接收序列号任务使用另一套独立的微处理器、射频模块、功放模块、天线模块完成。RSU广播的路径信息与传统的路径信息广播包格式相同，由于未对传统路径信息广播包格式变动，所以不会影响OBU的标识率，这一点非常重要，因为目前市场上的产品都无法保证100%的标识成功率，而高的标识成功率又是高速公路业主不损失收益的前提。本发明的优点是不改变路径广播包的内容，同时还实现交通信息统计功能。只要对设置好路径编码，广播包的内容即不会变化，RSU可以专心广播路径信息，凡是对路径信息广播包进行实时维护，不断更新的通信方法均会打断路径信息的广播，进而导致一定概率的OBU无法被标识。

车载单元经过路侧天线设备的广播范围时，车载单元从1.2秒休眠中被定时唤醒，进入接收状态，通过射频接收电路接收路径信息，若车载单元判断接收超时，则重新回到被唤醒状态；若车载单元判断接收未超时，则判断是否接收到路径信息，如果接收到的路径信息与最近一次收到的路径信息相同则不保存，认为是旧的路径信息，否则认为是新的路径信息并保存到存储模块，每当车载单元接收到路径信息，不管路径信息的新旧，都将分时或分频地发射自身序列号到路侧天线设备，车载单元发射序列号消息包格式如表2所示。

包长度

包序号

包总数

RSUID

命令

OBUID

CRC码

0x0B

0x01

0xxxxx

0x02

0xxxxxxxxx

0xxxxx

表2

路侧天线设备采用独立的微处理器、射频模块、功放模块、天线模块完成对OBU序列号的接收，通信方式采用分时或分频，做为优选采用分频。路侧天线设备接收到表2所示的数据包后，提取出OBUID，OBUID和本发明中提到的OBU序列号同义。虽然表2中只包含了OBUID，其它类似车型、车辆颜色等信息仍可附加在其后。路侧天线设备提取到OBUID后，利用RTC模块得到接收到序列号的时间，并把该时间信息与OBUID信息组合在一起缓存起来，判断上传OBUID和时间戳信息是否到时，若已到时，则将OBUID和时间戳信息发送到多义性路径识别系统的数据管理中心，路侧天线设备能缓存一定时间内或一定数量的OBUID和时间戳信息，并能对这些信息进行分类和筛选，根据数据管理中心对路侧天线设备的设置，可实时或周期性地把OBUID和时间戳信息发送给数据管理中心。

数据管理中心根据不同序列号的个数、时间信息，结合路侧天线设备所处地理位置信息，便可得到此位置的交通流量信息、哪些车型的车辆拥堵在此位置、结合相邻路侧天线设备收到的序列号和时间信息可得到某车辆在两个相邻路侧天线设备之间的行驶速度、何时经过何地等信息，数据管理中心结合一定的算法处理这些序列号和时间信息可得到许多交通相关的信息，可为智能交通提供依据。

由于车载单元在路侧天线设备的广播范围内有多次接收路径信息的机会，所以即使在高速公路环境下，车载单元和路侧天线设备仍有较高的通信成功率，虽然每个车载单元可能会多次向路侧天线设备发射自身序列号，由于通信速度快，通信时间非常短，车载单元2毫秒内即可完成序列号的发射，因此1秒内RSU可处理接收上百个不同的序列号。序列号是车载单元的唯一标识，除了序列号信息，车型、车牌号码等信息都可以发送给路侧天线设备。这些可在车辆进入路网时在车道入口通过桌面读写器将这些信息通过无线通信的方式发给车载单元。

如上所述，为本发明的最佳实施方式之一。尽管所述实例已经表示和描述了本发明，但并不表示对本发明自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可在其它形式和细节上做出各种变化，所附的权利要求书覆盖了本发明精神和范围内的所有这些改变和修改。

Claims

1.一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，所述方法包括：

步骤一，所述路侧天线设备一边广播路径信息，一边接收所述车载单元发射的序列号信息；

步骤三，所述路侧天线设备接收到序列号后，附加接收到所述序列号时的时间戳信息并保存；

步骤四，所述路侧天线设备把所述序列号和时间戳信息发送到多义性路径识别系统的数据管理中心。

2.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，步骤一中所述广播路径信息和接收序列号可分时进行，也可分频进行。

3.根据权利要求2所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，所述广播路径信息和接收序列号优选分频工作。

4.根据权利要求1所述的一种具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，在步骤二与步骤三之间还包括所述路侧天线设备判断是否收到所述车载单元序列号，如果为否，则返回步骤一。

5.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，在步骤三与步骤四之间还包括判断上传所述序列号和时间戳信息是否到时，如果否，则返回步骤一。

6.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，所述步骤二包括：

步骤E、所述车载单元保存新路标；

步骤F、将路标与自身序列号组包发射给所述路侧天线设备。

7.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，步骤四中所述路侧天线设备会实时或周期性地把车载单元的序列号和时间戳信息发送给所述数据管理中心。

8.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，所述路侧天线设备能缓存一定时间内接收到的序列号和时间戳信息，对所述信息进行筛选。

9.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，其特征在于所述数据管理中心接收到所述路侧天线设备发送的所述车载单元的序列号和时间信息后，利用多个路侧天线设备发送的信息得到交通信息。

10.根据权利要求9所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，其中所述交通信息包括某时段某时刻的交通流量信息、某车辆的行驶速度信息或某车辆何时经过某路侧天线设备所在位置的信息。

11.根据权利要求1所述具有交通信息统计功能的车载单元与路侧天线设备通信的方法，不同车载单元的序列号不同。