CN104569911A

CN104569911A - 一种obu定位方法、rsu及etc系统

Info

Publication number: CN104569911A
Application number: CN201410593911.XA
Authority: CN
Inventors: 李怡凡; 俞明良; 周维
Original assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: CN104569911B

Abstract

本申请提供一种OBU定位方法、RSU及ETC系统，其中方法包括：获取第一OBU发送的OBU信号；确定第一OBU的OBU位置，根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道；若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应，获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置；根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。本发明实现了RSU对OBU的精准定位。

Description

一种OBU定位方法、RSU及ETC系统

技术领域

本发明涉及智能交通(Intelligent Transportation System，ITS)领域，更具体地说，涉及一种OBU定位方法、RSU及ETC系统。

背景技术

ETC(Electronic Toll Collection，电子不停车收费系统)为智能交通系统的一种，ETC主要包括RSU(Road Side Unit，路侧单元)和OBU(On board Unit，车载单元)，RSU设置于ETC车道上，OBU设置于机动车上；在机动车行驶入ETC车道后，RSU将采用DSRC(Dedicated Short Range Communication)技术与OBU进行通讯，从而完成电子不停车收费。

随着车辆保有量越来越多及ETC车道需求的普及，同向多条ETC车道模式将越来越普及，同向多条ETC车道模式是指在机动车的通行方向上，设置有多条同向的ETC车道(该多条同向的ETC车道可相邻设置)，且各ETC车道均设置有RSU，各ETC车道设置的RSU将与驶入本车道的机动车上设置的OBU进行通讯。

目前，在同向多条ETC车道模式场景下，RSU与OBU进行通讯的方式为：各ETC车道的RSU通过约定同步+干扰信号来同步发送通讯信号(通讯信号如BST)，即各ETC车道的RSU之间发送信号的时序同步，在当前ETC车道的RSU发送通讯信号，与OBU进行通讯时，相邻ETC车道的RSU将发送干扰信号；然而，这种RSU与OBU进行通讯的方式，依然会存在旁道干扰等情况。为彻底解决如上问题，出现通过对车辆进行精确定位并优先保证正确的车辆进行交易的技术方案，而现行所用的定位方式误差较大，成为制约此技术方案的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种OBU定位方法、RSU及ETC系统，以在同向多条ETC车道模式场景下，实现当前车道的RSU对隶属于本车道的OBU的精准定位。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种OBU定位方法，基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；所述方法应用于第一RSU，所述第一RSU隶属于第一ETC车道；所述方法包括：

获取第一OBU发送的OBU信号；

确定第一OBU的OBU位置，根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应，获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置；

根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。

其中，所述获取第一OBU发送的OBU信号包括：

每间隔预设时间，向第一OBU发送一个通信命令，获取第一OBU反馈的一个OBU信号；

所述确定第一OBU的OBU位置包括：

在获取多个OBU信号后，计算多个所获取的各OBU信号对应的第一OBU的OBU位置，得到多个OBU位置；

对于所述多个OBU位置，若第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，与第i个获取的OBU信号对应的OBU位置的横向位置差值的绝对值大于第一值，或纵向位置差值的绝对值大于第二值，则从所述多个OBU位置中剔除第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，得到剩余OBU位置，其中j＝i+1；

对所述剩余OBU位置进行迭代取均值处理，得到第一OBU最终的OBU位置；

所述根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位包括：

根据所述最终的OBU位置和所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置。

其中，所述OBU信号携带有第一OBU的OBU标识；所述获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包包括：

在各RSU根据所获取的OBU信号，构建OBU队列后，第一RSU获取其他RSU所构建的具有所述第一OBU的OBU标识的OBU数据包；

其中，各RSU根据所获取的OBU信号，构建的OBU队列中OBU数据包包括：所获取的OBU信号对应的OBU标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的位置。

其中，所述方法还包括：

若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道不相应，则第一RSU向其他RSU发送所构建的OBU队列中对应的OBU数据包，以便其他RSU对本ETC车道内的OBU进行定位。

其中，所述确定第一OBU的OBU位置包括：

以第一RSU的天线投影到第一ETC车道上形成的椭圆形区域的靠近RSU的端点为原点形成二维坐标系；

确定所述二维坐标系中，第一OBU的OBU坐标；

所述根据确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置包括：

根据第一RSU计算的第一OBU的坐标，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU坐标，确定第一OBU的平均坐标，实现对第一OBU的定位；

其中，所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU坐标为，在以第一OBU的隶属ETC车道对应的天线投影到该隶属ETC车道上形成的椭圆形区域的端点为原点形成二维坐标系中，第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标。

其中，所述方法还包括：

若所述第一OBU的平均坐标的纵向坐标值小于预设距离，则第一RSU优先与第一OBU进入交易流程，建立交易通信链路。

本发明实施例还提供一种RSU，基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；所述RSU隶属于第一ETC车道；所述RSU包括定位装置，所述定位装置包括：

第一获取模块，用于获取第一OBU发送的OBU信号；

第一确定模块，用于确定第一OBU的OBU位置；

第二确定模块，用于根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

第二获取模块，用于若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应，获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置；

定位确定模块，用于根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。

其中，所述第一获取模块包括：

第一信号获取单元，用于每间隔预设时间，向第一OBU发送一个通信命令，获取第一OBU反馈的一个OBU信号；

所述第一确定模块包括：

第一计算单元，用于在获取多个OBU信号后，计算多个所获取的各OBU信号对应的第一OBU的OBU位置，得到多个OBU位置；

剔除单元，用于对于所述多个OBU位置，若第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，与第i个获取的OBU信号对应的OBU位置的横向位置差值的绝对值大于第一值，或纵向位置差值的绝对值大于第二值，则从所述多个OBU位置中剔除第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，得到剩余OBU位置，其中j＝i+1；

第一位置均值处理单元，用于对所述剩余OBU位置进行迭代取均值处理，得到第一OBU最终的OBU位置；

所述定位确定模块包括：

定位计算单元，用于根据所述最终的OBU位置和所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置。

其中，所述第二获取模块包括：

OBU队列获取单元，用于在各RSU根据所获取的OBU信号，构建OBU队列后，获取其他RSU所构建的具有所述第一OBU的OBU标识的OBU数据包；其中，各RSU根据所获取的OBU信号，构建的OBU队列中的数据包包括：所获取的OBU信号对应的OBU标识，发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的位置：

所述RSU还包括：队列模块，用于根据所获取的OBU信号构建包括多个OBU数据包的OBU队列。

本发明实施例还提供一种ETC系统，包括：OBU和相控阵RSU；

所述相控阵RSU设置于同向多条ETC车道上，所述相控阵RSU包括：多个相连的如上述所述的RSU。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的OBU定位方法中，第一RSU可确定第一OBU的OBU位置，根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道，且在确定所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应后，从其他RSU处获取到共享的根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，进而通过所述OBU数据包中所记录的第一OBU的OBU位置，及第一RSU确定的第一OBU的OBU位置，确定出第一OBU的平均位置，该第一OBU的平均位置即为本发明实施例所定位的第一OBU的位置，从而完成第一OBU的定位。由于本发明实施例提供的OBU定位方法中，第一RSU可结合与第一RSU不同的其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置，进行第一OBU的位置定位，因此减小了不同RSU之间的定位误差，实现了第一RSU对第一OBU的精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的OBU定位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的相控阵RSU的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的确定第一OBU的OBU位置的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的OBU定位方法的另一流程图；

图5为本发明实施例提供的OBU定位方法的再一流程图；

图6为本发明实施例提供的OBU定位方法的又一流程图；

图7为本发明实施例提供的OBU定位装置的结构框图；

图8为本发明实施例提供的第一获取模块的结构框图；

图9为本发明实施例提供的第一确定模块的结构框图；

图10为本发明实施例提供的定位确定模块的结构框图；

图11为本发明实施例提供的第二获取模块的结构框图；

图12为本发明实施例提供的第二确定模块的结构框图；

图13为本发明实施例提供的第一确定模块的另一结构框图；

图14为本发明实施例提供的定位确定模块的另一结构框图；

图15为本发明实施例提供的OBU定位装置的另一结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以RSU的角度，对本发明实施例提供的OBU定位方法进行介绍。图1为本发明实施例提供的OBU定位方法的流程图，该方法可基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；图1所示方法可应用于第一RSU，第一RSU可以为多个RSU中的任一RSU，第一RSU隶属于第一ETC车道；参照图1，该方法可以包括：

步骤S100、获取第一OBU发送的OBU信号；

步骤S110、确定第一OBU的OBU位置，根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

可选的，第一RSU每隔预设时间发射搜寻OBU的命令后保持接收OBU信号的状态，第一OBU可以为向第一RSU发送OBU信号的OBU，第一OBU接收到搜寻OBU信号后给第一RSU发送反馈信号，第一RSU从而获取到第一OBU反馈的OBU信号。

第一RSU可通过计算第一OBU发送的OBU信号的入射角，第一RSU的天线高度及第一OBU发送的OBU信号的相位信息，计算第一OBU的OBU位置。

可选的，所确定的第一OBU的OBU位置可以为OBU相对于第一ETC车道的OBU位置。在本发明实施例中，各ETC车道对应有各自的位置范围，若某一RSU计算的发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的OBU位置，处于该RSU隶属的ETC车道所对应的位置范围内，则可确定该OBU隶属于该ETC车道。显然，若某一RSU计算的发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的OBU位置，不处于该RSU隶属的ETC车道所对应的位置范围内，则可根据计算的OBU位置与该ETC车道所对应的位置范围的偏差，确定出该OBU位置真实落入的ETC车道的位置范围，进而确定出该OBU位置真实隶属的ETC车道。

步骤S120、若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应，获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置；

可选的，其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置，可以为其他RSU所计算的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置。

可选的，其他RSU在获取到OBU信号后，可计算发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的OBU位置，确定发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置；并根据所计算的发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的OBU位置，所确定的发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置构成OBU数据包，以在RSU之间进行数据共享，并将数据包加入相应RSU生成的队列中。

第一RSU所确定的所述第一OBU的隶属ETC车道为第一ETC车道，则可确定第一OBU处于第一ETC车道内，处于第一ETC车道内的第一OBU即为第一RSU需要进行定位的目标OBU。

步骤S130、根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。

可选的，本发明实施例可结合第一RSU确定的第一OBU的位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，进行均方差值波滤取均值处理，从而得到第一OBU的平均位置，完成OBU的定位。

可选的，确定第一OBU的OBU位置的方式可以为：第一RSU可与第一OBU进行多次通信，获取第一OBU发送的多个OBU信号，根据该多个OBU信号计算第一OBU的多个OBU位置，将该多个OBU位置进行迭代取均值处理获取到位置均值，该位置均值即为确定的第一OBU的OBU位置。

可选的，本发明实施例可在所述OBU数据包中所记录的第一OBU的隶属ETC车道，与所述第一ETC车道相应后，第一RSU可将其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置进行迭代计算获取到位置均值，将上述位置均值及确定的第一OBU的OBU位置进行均方差滤波处理，得到第一OBU的平均位置。

本发明实施例提供的OBU定位方法中，第一RSU可确定第一OBU的OBU位置，根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道，且在确定所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应后，从其他RSU处获取到共享的根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，进而通过所述OBU数据包中所记录的第一OBU的OBU位置，及第一RSU确定的第一OBU的位置，确定出第一OBU的平均位置，该第一OBU的平均位置即为本发明实施例所定位的第一OBU的位置，从而完成第一OBU的定位。由于本发明实施例提供的OBU定位方法中，第一RSU可结合与第一RSU不同的其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置，进行第一OBU的位置定位，因此降低了单独RSU进行定位所产生的误差，实现了第一RSU对第一OBU的精准定位。

经实验研究，本发明实施例所计算的OBU的平均位置，与OBU的实际物理位置精度可以达到0.1-0.5m，从而可以精准的定位目标OBU。

可选的，本发明实施例提供的OBU定位方法可基于具有多个相控阵RSU的同向多条ETC车道，多个RSU相连且可进行数据共享，各RSU包括相控阵天线和与相控阵天线相连的RSU控制器；

可选的，在同向多条ETC车道模式场景下，一条ETC车道可设置一个相控阵天线及一台与该相控阵天线通讯的RSU控制器，各ETC车道的RSU控制器之间可进行数据共享。

为便于理解，图2示出了相控阵RSU的一种可选结构示意图，可进行参照，图2所示结构仅为便于理解本发明实施例所指的相控阵RSU，其不应成为本发明实施例所指相控阵RSU的具体结构的限制，基于上文描述的一条ETC车道可设置一个相控阵天线及一台与该相控阵天线通讯的RSU控制器，各ETC车道的RSU控制器之间具备数据共享的功能，本领域技术人员还可轻易想到其他的相控阵RSU结构。参照图2，具有多个相控阵天线，在同向多条ETC车道模式场景下，一条ETC车道可设置一个相控阵天线1，各ETC车道上设置的相控阵天线分别与设置于本ETC车道的RSU控制器2相连，各ETC车道的RSU控制器之间可进行数据共享，图2示出了通过交换机，同步器线路，主同步器和从同步器等设备构成的数据共享网络。

对应的，在本发明实施例提供的OBU定位方法基于具有相控阵RSU的同向多条ETC车道的情况下，图1所示方法可由RUS中的RSU控制器执行完成。

可选的，图1所示方法中，步骤S100获取第一OBU发送的OBU信号的方式可以为：每间隔预设时间，向第一OBU发送一个通信命令，获取第一OBU反馈的一个OBU信号，以在预设时间段内，向第一OBU发送多个通信命令，获取第一OBU反馈的多个OBU信号，其中，预设时间段为多个预设时间构成的时间段。

对应的，步骤S110中确定第一OBU的OBU位置的方式可以为，对所获取的多个OBU信号对应的OBU位置进行OBU位置验证，其中多个OBU信号为在预设时间段内获得的，根据验证后的OBU位置计算第一OBU的最终的OBU位置。可选的，图3示出了本发明实施例提供的确定第一OBU的OBU位置均值的方法流程图，参照图3，该方法可以包括：

步骤S200、每间隔预设时间，向第一OBU发送一个通信命令，获取第一OBU反馈的一个OBU信号，以在预设时间段内，向第一OBU发送多个通信命令，获取第一OBU反馈的多个OBU信号，其中，预设时间段为多个预设时间构成的时间段；

步骤S210、计算多个所获取的各OBU信号对应的第一OBU的OBU位置，得到多个OBU位置；

步骤S220、对于所述多个OBU位置，若第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，与第i个获取的OBU信号对应的OBU位置的横向位置差值的绝对值大于第一值，且纵向位置差值的绝对值大于第二值，则从所述多个OBU位置中剔除第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，得到剩余OBU位置，其中j＝i+1；

如车速36KM/H，在100MS内行驶距离不超过1M。RSU每10ms向OBU发送一次通信命令，则RSU可得到多个OBU信号，计算出多个OBU信号对应的多个OBU位置，对该多个OBU位置进行验证，排除与相邻OBU位置的绝对横向误差大于1.5米，且绝对纵向误差大于3米的OBU位置；则剩余OBU位置应满足如下条件：

fabs(diffx)<1.5；

fabs(diffy)<3；

diffx＝|Xj–Xi|；

diffy＝|Yj–Yi|；

J＝I+1。

其中，X可为横向位置，Y可为纵向位置，1.5可为第一值，单位可为米，3可为第二位置，单位可为米，I为1到N-1之间的任意整数，N可为所获取的多个OBU位置的个数。

步骤S230、对所述剩余OBU位置进行迭代取均值处理，得到第一OBU最终的OBU位置。

其中第一OBU最终的OBU位置也就是第一RSU确定的第一OBU的OBU位置。在确定第一OBU最终的OBU位置后，本发明实施例可根据所述最终的OBU位置和所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置。

可选的，各RSU所获取的OBU信号中可携带有发送OBU信号的OBU的标识；进而通过OBU标识进行不同OBU的区分。

对应的，第一RSU获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包的方式可以为：获取其他RSU所计算的具有第一OBU的OBU标识的OBU数据包。各RSU在获取到OBU信号后，可根据OBU信号携带的OBU标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置构成OBU数据包。

对应的，图4示出了本发明实施例提供的OBU定位方法的另一流程图，该方法可应用于第一RSU，参照图4，该方法可以包括：

步骤S300、获取第一OBU发送的OBU信号，所述OBU信号携带有第一OBU的OBU标识；

步骤S310、根据所述OBU信号的入射角，第一RSU的相控阵天线高度及所述OBU信号的相位信息，确定第一OBU相对于第一ETC车道的OBU位置，及根据所述OBU位置与第一ETC车道对应的位置范围，确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

可选的，确定第一OBU相对于第一ETC车道的OBU位置的方式可采用验证方式进行，具体可如图3所示。

步骤S320、判断所述第一OBU的隶属ETC车道是否与所述第一ETC车道相应，若否，返回步骤S300，若是，执行步骤S330；

可选的，若所述OBU位置处于第一ETC车道对应的位置范围内，则确定第一OBU的隶属ETC车道为第一ETC车道，若所述OBU位置不处于第一ETC车道对应的位置范围内，则可确定第一OBU的隶属ETC车道不为第一ETC车道，可根据所述位置与第一ETC车道对应的位置范围的偏差，确定所述第一OBU的隶属ETC车道。

步骤S330、向第一OBU发送多个通信命令，获取第一OBU反馈的多个OBU信号，根据该多个OBU信号计算第一OBU相对于第一ETC车道的多个OBU位置，对该多个OBU位置进行迭代取均值处理，得到第一OBU相对于第一ETC车道的位置均值；

步骤S340、获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：第一OBU的OBU标识，第一OBU的隶属ETC车道，及第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置；

可选的，本发明实施例可根据OBU数据包中记录的OBU标识，进行第一OBU所对应的OBU数据包的获取。

步骤S350、判断所述OBU数据包所记录的第一OBU的隶属ETC车道，与所述第一ETC车道是否相应，若否，返回步骤S300，若是，执行步骤S360；

步骤S360、根据所述位置均值，及所述OBU数据包所记录的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置，进行均方差值波滤取均值处理，得到第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。

可选的，本发明实施例所指的OBU位置可以为OBU的坐标。本发明实施例可以由天线(如相控阵天线)投影到ETC车道上形成椭圆形区域的靠近天线的端点为原点形成一个二维坐标系，RSU可根据获取到的OBU信号的入射角，天线高度及OBU信号的相位信息，计算发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的二维坐标值。

以每条ETC车道的道宽为3.2m，道长为20m为例，则形成的区域二维坐标范围为：X:(-1.6，1.6)，Y:(0，20)，对应的，若RSU计算的OBU相对于本ETC车道的OBU坐标处于X:(-1.6，1.6)，Y:(0，20)的范围内，则可确定该OBU隶属于本ETC车道；若RSU计算的OBU相对于本ETC车道的OBU坐标不在X:(-1.6，1.6)，Y:(0，20)的范围内，则可确定该OBU隶属于其他的ETC车道，从而可通过所计算的OBU相对于本ETC车道的OBU坐标与本ETC车道的坐标范围的偏差，确定出OBU真实隶属的ETC车道，如OBU坐标为(2，18)，则可确定OBU坐标真实隶属的ETC车道为本ETC车道的相邻右ETC车道，进而计算出OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标。

图5示出了本发明实施例提供的OBU定位方法的再一流程图，参照图5，该方法应用于第一RSU，该方法可以包括：

步骤S400、获取第一OBU发送的OBU信号；

步骤S410、确定第一OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标，根据所述OBU坐标确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

可选的，本发明实施例可通过获取的OBU信号的入射角，相控阵天线高度及OBU信号的相位信息，计算发送OBU信号的OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标；具体确定方式可参照图3所示方式。

可选的，第一RSU可根据第一OBU的OBU标识，向第一OBU重复发送多个BST，一次发送一个BST，从而获取到第一OBU反馈的多个VST，一次反馈一个VST，进而通过该多个VST计算出多个OBU坐标，对该多个OBU坐标进行迭代取均值计算处理，得到坐标均值。

对应的，第一OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标可以为：以第一RSU的相控阵天线投影到第一ETC车道上形成的椭圆形区域的端点为原点形成二维坐标系，确定所述二维坐标系中，第一OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标；

本发明实施例可以第一ETC车道的道宽，道长确定二维坐标范围，若第一OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标，落入该二维坐标范围，则可确定第一OBU的隶属ETC车道为第一ETC车道。

步骤S420、获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：第一OBU的隶属ETC车道，及第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标；

可选的，第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标可以为：以隶属ETC车道对应的相控阵天线投影到该隶属ETC车道上形成的椭圆形区域的端点为原点形成二维坐标系，在该二维坐标系中，第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标。

步骤S430、若所述OBU数据包中所记录的第一OBU的隶属ETC车道，与所述第一ETC车道相应，则根据步骤S410所计算的OBU坐标，及所述OBU数据包所记录的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标，确定第一OBU的平均坐标，实现对第一OBU的定位。

可选的，若第一RSU获取的其他RSU共享的OBU数据包中包含的，与第一OBU的OBU标识对应的第一OBU的隶属ETC车道，与第一ETC车道相同，则可将第一OBU的所有OBU坐标经过均方差值波滤取均值，确定OBU的平均位置。

可选的，若第一RSU获取的其他RSU共享的OBU数据包中包含的，第一OBU的OBU标识对应的第一OBU的隶属ETC车道，与第一ETC车道不相同，则第一RSU可丢失已获取的OBU数据包，重新进行OBU定位。

可选的，在所确定的第一OBU的平均位置符合预定范围时，第一RSU可与第一OBU进入交易流程，建立交易通信链路。可选的，OBU的平均位置符合预定范围可以为OBU的平均坐标的坐标值Y距离原点(0，0)最小，如第一OBU的平均坐标的纵向坐标值小于预设距离，则第一RSU优先与第一OBU进入交易流程，建立交易通信链路；预定值可以为7米。

在精确定位的前提下，结合上述交易规则，可以有效的避免旁道干扰及跟车干扰，提高交易的成功率。

可选的，各ETC车道的RSU可确定所获取的OBU信号对应的OBU标识，本ETC车道的标识，发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的坐标，发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道的标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的坐标；将上述五信息进行关联保存；具体的，各RSU可建立一个OBU数据包，保存如下信息：

OBU_ID+DEVICEID+(X,Y)+TRUE_DEVICEID+TRUE_(X,Y)；

其中，OBU_ID表示OBU信号对应的OBU标识，DEVICEID表示本ETC车道的标识，(X,Y)表示OBU相对于本ETC车道的坐标，TRUE_DEVICEID表示OBU的隶属ETC车道的标识，TRUE_(X,Y)表示OBU相对于隶属ETC车道的坐标。

可选的，坐标仅为位置的一种表现形式，所构建的OBU队列还可以具有信息：OBU标识，本ETC车道的标识，发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的位置，发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道的标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的位置。

需要说明的是，发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的位置，发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道的标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的位置的确定方式可参照上文对应部分描述。

对应的，为RSU所构建的OBU队列可以包括多个不同的OBU数据包；图6示出了本发明实施例提供的OBU定位方法的又一流程图，参照图6，该方法可以包括：

步骤S500、获取第一OBU发送的OBU信号，所述OBU信号携带有第一OBU的标识；

步骤S510、确定第一OBU的OBU标识，第一OBU相对于第一ETC车道的坐标，第一OBU的隶属ETC车道的标识，及第一OBU相对于隶属ETC车道的坐标；

其中，若第一OBU的隶属ETC车道的标识，与第一ETC车道的标识一致，则第一OBU相对于隶属ETC车道的坐标，与第一OBU相对于第一ETC车道的坐标相一致。

步骤S520、若所述第一OBU的隶属ETC车道的标识，与所述第一ETC车道的标识一致，获取第一OBU发送的多个OBU信号，根据该多个OBU信号计算第一OBU相对于第一ETC车道的多个坐标，对该多个OBU坐标进行迭代取均值计算处理，得到确定的第一OBU的OBU位置；

步骤S530、获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号构建的OBU数据包，所述OBU数据包包括：第一OBU的OBU标识，本ETC车道的标识，OBU相对于本ETC车道的坐标，第一OBU的隶属ETC车道的标识，第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标；

可选的，各RSU在获取OBU发送的OBU信号后，可确定所获取的OBU信号对应的OBU标识，本ETC车道的标识，发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的位置，发送OBU信号的OBU的隶属ETC车道的标识，及发送OBU信号的OBU相对于隶属ETC车道的位置；进而根据上述五信息构建OBU数据包。第一RSU在获取OBU数据包时，可根据第一OBU的OBU标识获取具有第一OBU的OBU标识的OBU数据包。

步骤S540、若所述OBU数据包所记录的第一OBU的隶属ETC车道，与所述第一ETC车道相应，根据所述确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标，进行均方差值波滤取均值处理，得到第一OBU的平均坐标，实现对第一OBU的定位。

可选的，若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道不相应，第一RSU也可向其他RSU发送所构建的OBU队列中对应的OBU数据包，以便其他RSU对对应车道内的OBU进行定位。

本发明实施例所指的根据第一RSU确定的第一OBU的位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置，确定出第一OBU的平均位置的方式，即为根据所有RSU所获取的第一OBU相对于第一ETC车道的OBU位置，进行第一OBU的平均位置的确定；具体可分以下步骤进行：

a)取所有坐标(X,Y)平均值：

X_{ave} = \frac{1}{N} Σ_{I = 1}^{n} X_{i}, Y_{ave} = \frac{1}{N} Σ_{i = 1}^{N} y_{i};

b)取均方差值：

σ_{x} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{n} (X_{i} - X_{ave})}{n - 1}}, σ_{y} = \sqrt{\frac{Σ_{i = 1}^{n} (Y_{i} - Y_{ave})}{n - 1}};

c)均方差滤波条件：

Fabs(X_i-X_ave)≤2*σ_x,Fabs(Y_i-Y_ave)≤2*σ_y；

d)满足滤波条件的(X,Y)重新建立队列(X′_i,Y′_i)，求取均值：

(X^{''}, Y^{''}) = (\frac{Σ_{i = 1}^{n} X_{i}^{'}}{n - 1}, \frac{Σ_{i = 1}^{n} Y_{i}^{'}}{n - 1});

e)相位Phase数据二次优化计算方法跟坐标的优化方式一样，最终获得新的相位Phase″数据，然后代入(X,Y)坐标计算公式中，重新获取坐标(X″',Y″')。

f)将d)和e)重新获取的坐标再进行求取均值，即得：

(X, Y) = (\frac{X^{''} + X^{'''}}{2} \frac{Y^{''} + Y^{'''}}{2}) .

实验发现，条件为：天线固定角度：45，实际车道布局(宽度为3.2m，长度为20m)天线可以接收的宽度是比较宽的可以覆盖横向几条车道宽度，纵向长度为0-20m，理论计算精度希望达到每个物理位置与标签计算(x,y)差的绝对值在正负0.1m时。目前相控阵精度还没有达到如此之高精度，原因在于每部车安装的高度各不相同，标准高度为1.5m,但是实际标签安装高度在1.2m至2m范围内，通过大量的数据分析10万条数据标签解析坐标，分析得知目前：

纵向Y精度范围分为三档：

diffy_pre＝0-0.8m,y∝(0,8m)；

diffy_pre＝1-2m,y∝(8,13m)；

diffy_pre＝2-3m,y∝(13,20m)；

横向X精度范围分为三档：

diffx_pre＝0-0.5m,x∝(0,2m)；

diffx_pre＝0-0.8m,x∝(2,5m)；

diffx_pre＝0.5-1.1m,x∝(5,10m)；

通过本发明实施例的处理，精度能够达到：

纵向Y精度范围：

diffy_pre＝0-0.8m,y∝(0,20m)；

横向X精度范围：

diffx_pre＝0-0.5m,x∝(0,10m)。

本发明实施例提供的OBU定位方法中，第一RSU可结合与第一RSU不同的其他RSU所计算的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU位置，进行第一OBU的位置定位，因此实现了第一RSU对第一OBU的精准定位。

下面对本发明实施例提供的RSU进行介绍，下文描述的RSU可与上文描述的OBU定位方法相互对应参照，基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；所述RSU隶属于第一ETC车道；所述RSU包括定位装置。

图7为本发明实施例提供的OBU定位装置的结构框图，参照图7，该OBU定位装置可以包括：

第一获取模块100，用于获取第一OBU发送的OBU信号；

第一确定模块200，用于确定第一OBU的OBU位置；

可选的，第一OBU的OBU位置可以为第一OBU相对于第一ETC车道的OBU位置。

第二确定模块300，用于根据所述OBU位置确定所述第一OBU的隶属ETC车道；

第二获取模块400，用于若所述第一OBU的隶属ETC车道与所述第一ETC车道相应，获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包，所述OBU数据包包括：其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置；

可选的，其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置可以为其他RSU所计算的第一OBU相对于第一ETC车道的OBU位置。

定位确定模块500，用于根据第一RSU确定的第一OBU的OBU位置，及所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置，实现对第一OBU的定位。

可选的，图8示出了第一获取模块100的一种可选结构，参照图8，第一获取模块100可以包括：

第一信号获取单元110，用于每间隔预设时间，向第一OBU发送一个通信命令，获取第一OBU反馈的一个OBU信号。

对应的，在预设时间段内，本发明实施例可向第一OBU发送多个通信命令，获取第一OBU反馈的多个OBU信号，其中，预设时间段为多个预设时间构成的时间段。

对应的，图9示出了第一确定模块200的一种可选结构，参照图9，第一确定模块200可以包括：

第一计算单元210，用于在获取多个OBU信号后，计算多个所获取的各OBU信号对应的第一OBU的OBU位置，得到多个OBU位置；

剔除单元211，用于对于所述多个OBU位置，若第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，与第i个获取的OBU信号对应的OBU位置的横向位置差值的绝对值大于第一值，或纵向位置差值的绝对值大于第二值，则从所述多个OBU位置中剔除第j个获取的OBU信号对应的OBU位置，得到剩余OBU位置，其中j＝i+1；

第一位置均值处理单元212，用于对所述剩余OBU位置进行迭代取均值处理，得到第一OBU最终的OBU位置；

对应的，图10示出了定位确定模块500的一种可选结构，参照图10，定位确定模块500可以包括：

定位计算单元510，用于根据所述最终的OBU位置和所述OBU数据包所记录的第一OBU的OBU位置，确定第一OBU的平均位置。

可选的，图11示出了第二获取模块400的一种可选结构，参照图11，第二获取模块400可以包括：

OBU队列获取单元410，用于在各RSU根据所获取的OBU信号，构建OBU队列后，获取其他RSU所构建的具有所述第一OBU的OBU标识的OBU数据包；其中，各RSU根据所获取的OBU信号，构建的OBU队列中的数据包包括：所获取的OBU信号对应的OBU标识，发送OBU信号的OBU相对于本ETC车道的位置。

可选的，RSU还包括：队列模块，用于根据所获取的OBU信号构建包括多个OBU数据包的OBU队列。

可选的，图12示出了第二确定模块300的一种可选结构，参照图12，第二确定模块300可以包括：

第一确定单元310，用于若所述OBU位置处于第一ETC车道对应的位置范围内，则确定第一OBU的隶属ETC车道为第一ETC车道；

第二确定单元320，用于若所述OBU位置不处于第一ETC车道对应的位置范围内，则根据所述OBU位置与第一ETC车道对应的位置范围的偏差，确定所述第一OBU的隶属ETC车道。

可选的，本发明实施例所指的位置可以为坐标；对应的图13示出了本发明实施例提供的第一确定模块200的另一种可选结构，参照图13，第一确定模块200可以包括：

第一二维坐标系确定单元220，用于以第一RSU的相控阵天线投影到第一ETC车道上形成的椭圆形区域的端点为原点形成二维坐标系；

第一坐标确定单元221，用于确定所述二维坐标系中，第一OBU相对于第一ETC车道的OBU坐标。

对应的，图14示出了本发明实施例提供的定位确定模块500的另一种可选结构，参照图14，定位确定模块500可以包括：

平均坐标确定单元520，用于根据第一RSU确定的第一OBU的OBU坐标，及所述OBU数据包所记录的第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标，确定第一OBU的平均坐标，实现对第一OBU的定位；

其中第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标为，在以第一OBU的隶属ETC车道对应的相控阵天线投影到该隶属ETC车道上形成的椭圆形区域的端点为原点形成二维坐标系中，第一OBU相对于隶属ETC车道的OBU坐标。

可选的，本发明实施例在确定第一OBU的平均位置后，第一RSU还可在符合条件的情况下与第一OBU进行交易通信；可选的，图15示出了本发明实施例提供的OBU定位装置的另一结构框图，结合图7和图15所示，该装置还可以包括：

交易模块600，用于若所述第一OBU的平均坐标的纵向坐标值小于预设距离，则第一RSU优先与第一OBU进入交易流程，建立交易通信链路。预设距离可以为7米。

本发明实施例提供的OBU定位装置中，第一RSU可结合与第一RSU不同的其他RSU所计算的第一OBU的OBU位置，进行第一OBU的位置定位，因此可以减小单一RSU定位所产生的误差，实现了第一RSU对第一OBU的精准定位。

本发明实施例还提供一种ETC系统，包括：OBU和相控阵RSU；

所述相控阵RSU设置于同向多条ETC车道上；所述相控阵RSU包括：多个相连的如上述所述的RSU。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种OBU定位方法，其特征在于，基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；所述方法应用于第一RSU，所述第一RSU隶属于第一ETC车道；所述方法包括：

获取第一OBU发送的OBU信号；

2.根据权利要求1所述的OBU定位方法，其特征在于，所述获取第一OBU发送的OBU信号包括：

所述确定第一OBU的OBU位置包括：

3.根据权利要求1所述的OBU定位方法，其特征在于，所述OBU信号携带有第一OBU的OBU标识；所述获取其他RSU根据所获取的第一OBU发送的OBU信号计算的OBU数据包包括：

4.根据权利要求1所述的OBU定位方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求1所述的OBU定位方法，其特征在于，所述确定第一OBU的OBU位置包括：

确定所述二维坐标系中，第一OBU的OBU坐标；

6.根据权利要求5所述的OBU定位方法，其特征在于，还包括：

7.一种RSU，其特征在于，基于具有多个相连的RSU的同向多条ETC车道；所述RSU隶属于第一ETC车道；所述RSU包括定位装置，所述定位装置包括：

第一获取模块，用于获取第一OBU发送的OBU信号；

第一确定模块，用于确定第一OBU的OBU位置；

8.根据权利要求9所述的RSU，其特征在于，所述第一获取模块包括：

所述第一确定模块包括：

所述定位确定模块包括：

9.根据权利要求7或8所述RSU，其特征在于，

所述第二获取模块包括：

10.一种ETC系统，其特征在于，包括：OBU和相控阵RSU；

所述相控阵RSU设置于同向多条ETC车道上，所述相控阵RSU包括：多个相连的如权利要求7-9任一项所述的RSU。