CN104580345A - 多车道自由流路侧单元热备份方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多车道自由流路侧单元热备份方法，包括如下步骤：S1：在至少两条车道的每一车道上设置至少两个分开布置的路侧单元；S2：对每个路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的路侧单元的配置参数设置为相同；S3：对于每一车道上的路侧单元，设置其中一个处于工作状态，同时设置其他处于备用状态；S4：控制装置与车道上的每个路侧单元定时进行信息交互，监控当前状态；当出现异常情况时，设置为备用状态，同时，将路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。本发明的多车道自由流路侧单元热备份方法中，当任一路侧单元运行不正常时，切换开启相同车道内其他的路侧单元中的一个，保证了对OBU能够维持稳定的标识成功率。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种多车道自由流路侧单元热备份方法和系统。
背景技术
智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)是综合通信、控制、交通、计算机等多种技术的现代化交通技术。智能交通系统中采用专用短程通信(Dedicated Short Range Communication，DSRC)技术，实现车载单元(On Board Unit，OBU)设备和路侧单元(Road Side Unit，RSU)设备之间的通信。
在ETC(Electronic Toll Collection，电子不停车收费系统)自由流系统中，标识点一般安装在入口和出口之间的某段高速公路的龙门架上，因此如果某台路侧单元工作不正常，工程上进行维护将投入很大人力和成本。现场需要封锁高速公路，工程人员需要爬到龙门架上拆换设备。这些都需要很大的资金和人员投入，会造成公路的拥堵和危险性。并且由于路侧单元的异常，对应的道路没有信号覆盖或者信号比较弱，这都将导致该条车道的载有OBU的车辆无法与路侧单元正常交易标识成功。这种情况，即使是通过远程复位等操作或者是工程拆换路侧单元使设备恢复正常，但都会由于不及时性而降低了对OBU的标识成功率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的多车道自由流路侧单元热备份方法和系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多车道自由流路侧单元热备份方法，包括如下步骤：
S1：在至少两条车道的每一车道上设置至少两个分开布置的路侧单元；
S2：对每个路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的路侧单元的配置参数设置为相同；
S3：对于每一车道上的路侧单元，设置其中一个路侧单元处于工作状态，同时设置其他路侧单元处于备用状态；
S4：控制装置与车道上的每个路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。
优选地，在步骤S3中，控制装置依据识别编号记录每一路侧单元的当前状态；在步骤S4中，控制装置记录切换后的每个路侧单元的当前状态。
优选地，在步骤S2中，识别编号为IP地址，对每个路侧单元分配一IP地址，控制装置根据IP地址与路侧单元通讯；
控制装置根据每一IP地址确定同一车道上的路侧单元，并对同一车道上的路侧单元配置相同的配置参数；配置参数包括信号时序数据和发射功率数据。
优选地，在步骤S4中，控制装置定时向每个路侧单元发送第一心跳包，每个路侧单元根据第一心跳包向控制装置发送包括自身当前状态数据的第二心跳包，控制装置根据第二心跳包记录每个路侧单元的当前状态数据；第一心跳包内包括同步时间数据和开关状态数据；第二心跳包包括当前路侧单元的同步状态数据和发射功率数据。
优选地，步骤S4中，异常情况包括通信状态异常、同步状态异常和发射功率异常中的至少一种。
优选地，当在设定时间内，如果任一路侧单元未收到第一心跳包，则路侧单元自动进入备用状态；并且/或者，控制装置未收到某一路侧单元与发出的第一心跳包对应的第二心跳包，则，判断该路侧单元的通信状态异常，同时，控制装置将出现异常情况的路侧单元的通信状态数据设置为通信异常，并将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，并且，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。
优选地，当在设定时间内，控制装置收到任一路侧单元的第二心跳包的同步状态数据为不同步，则判断路侧单元同步状态异常，此时，控制装置将出现异常情况的该路侧单元的同步状态数据设置为不同步；或者，当控制装置收到任一路侧单元的第二心跳包的发射功率数据为异常功率，则判断路侧单元发射功率异常，此时，控制装置将出现异常情况的该路侧单元的发射功率数据设置为异常功率；
同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态；控制装置记录切换后的每个路侧单元的发射功率数据和同步状态数据。
优选地，处于备用状态的路侧单元为接收状态，或者，处于备用状态的路侧单元为休眠状态。
一种多车道自由流路侧单元热备份系统，包括
在至少两条车道的每一车道上设置的、至少两个分开布置的路侧单元；
还包括控制装置，控制装置包括：
分配模块，用于对每个路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的路侧单元的配置参数设置为相同；
切换模块，用于对于每一车道上的路侧单元，设置其中一个路侧单元处于工作状态，同时设置其他路侧单元处于备用状态；
控制模块，用于使控制装置与车道上的每个路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。
优选地，控制装置还用于依据识别编号记录每一路侧单元的当前状态和/或记录切换后的每个路侧单元的当前状态。
实施本发明的有益效果是：本发明的多车道自由流路侧单元热备份方法和系统中，当任一路侧单元运行不正常时，切换开启相同车道内其他的路侧单元中的一个，从而保证了路侧单元的信号覆盖完整稳定，进而保证了对OBU能够维持稳定的、高的标识成功率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例一中的多车道自由流路侧单元热备份方法的流程示意图；
图2是图1中的路侧单元和车道位置关系的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明实施例一中的多车道自由流路侧单元热备份方法，该方法包括如下步骤S1至S4：
S1：在至少两条车道的每一车道上设置至少两个分开布置的路侧单元。
本实施例的多车道自由流路侧单元热备份方法应用于至少两条车道上。优选地，如图2所示，本实施例的车道为四条，分别为备车道、慢车道、快车道和超车道。作为选择，车道还包括可备车道、慢车道、快车道和超车道中的一种或多种。
本实施例中，每条车道上路侧单元的数量为两个，分别分开布置。如图2所示，在每条车道上设置一个位于车道前区的前区路侧单元和一个位于后区的后区路侧单元，共有八个路侧单元。为了便于描述，将八个路侧单元分别简写为RSU0-RSU7。
S2：对每个路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的路侧单元的配置参数设置为相同。
具体地，首先，所述识别编号为IP地址，对每个路侧单元分配一IP地址，控制装置根据IP地址与路侧单元通讯。本实施例中，分配情况可如下表：
| 标号数据 | IP地址 | 安装位置 |
| 0 | 192.168.5.187 | 备车道前区 |
| 1 | 192.168.5.188 | 慢车道前区 |
| 2 | 192.168.5.189 | 快车道前区 |
| 3 | 192.168.5.190 | 超车道前区 |
| 4 | 192.168.5.191 | 备车道后区 |
| 5 | 192.168.5.192 | 慢车道后区 |
| 6 | 192.168.5.193 | 快车道后区 |
| 7 | 192.168.5.194 | 超车道后区 |
表1
表1中，控制装置根据每一IP地址对每个路侧单元分配一标号数据，并通过标号数据找到设置在同一车道上的路侧单元，并对同一车道上的路侧单元配置相同的配置参数。优选地，配置参数包括信号时序数据和发射功率数据。作为选择，配置参数包括但不限于信号时序数据和发射功率数据。
本实施例中，使用公式：(标号数据)％(车道数量)。符号％表示取余运算。将表1中的路侧单元编号带入公式(标号数据)％(车道数量)得到：0％4＝0、1％4＝1、2％4＝2、3％4＝3、4％4＝0、5％4＝1、6％4＝2、7％4＝3。
运算结果相同的RSU既为同一车道上的RSU，因此，RSU0和RSU4、RSU1和RSU5、RSU2和RSU6、RSU3和RSU7的每两个路侧单元具有相同的配置参数，确保了同一条道路上的前后区路侧单元具有相同的信号时序数据和发射功率数据。同时，由于前后区路侧单元的信号时序数据和发射功率数据等工作情况都一样，即对经过的载有OBU的车辆来说，无法也无需知道是前区路侧单元还是后区路侧单元处于工作状态。
S3：对于每一车道上的路侧单元，设置其中一个路侧单元处于工作状态，同时设置其他路侧单元处于备用状态。
作为选择，步骤S3中还可包括；控制装置依据识别编号记录每一路侧单元的当前状态。
当一路侧单元处于工作状态时，其可与OBU正常地收发信号，并进行交易标识。处于备用状态的路侧单元为接收状态，或者，为休眠状态。可以理解地，当一路侧单元处于休眠状态时，可以减少系统的功耗；当一路侧单元处于只接收信号的状态，则可以增加RSU的接收覆盖面积，更大概率确保OBU发射的信号可以被系统收到，提高系统可靠性。这样，在同一车道上的至少两个路侧单元中，一个处于工作状态，其他至少一个处于备用状态，可确保同一车道上所有路侧单元的信号不会相互干扰，以便处于工作状态的路侧单元完成与OBU的交易标识。
优选地，控制装置所记录的每个路侧单元的当前状态包括开关状态数据、发射功率数据、同步状态数据和通信状态数据。控制装置记录路侧单元的初始状态可如下表：
| 标号数据 | 开关状态数据 | 同步状态数据 | 通信状态数据 | 发射功率数据 |
| 0 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 1 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 2 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 3 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 4 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 5 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 6 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 7 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
表2
表2中，各路侧单元的状态如下：
处于工作状态的：RSU0、RSU1、RSU2、RSU3(前区路侧单元)的开关状态数据为1，发送功率数据为获取到的功率值，正常情况为31。
处于备用状态的：RSU4、RSU5、RSU6、RSU7(后区路侧单元)的开关状态数据为0，发送功率数据为0。
此时，所有的RSU的时序同步数据正常、通信状态数据正常。
S4：控制装置与车道上的每个路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。
作为选择，步骤S4还可包括：控制装置记录切换后的每个路侧单元的当前状态。
路侧单元的工作状态由控制装置储存记录，并由控制装置来监控路侧单元的工作情况。控制装置定时向每个路侧单元发送第一心跳包，第一心跳包内至少包括同步时间数据和开关状态数据。优选地，第一心跳包的定义可以为如下表：
| 开关状态数据rsu_switch |
| 同步时间数据unix_time |
表3
表3中，同步时间数据用于使所有的路侧单元的时间同步，开关状态数据来控制对应的路侧单元是处于正常的收发信号的工作状态还是备用状态。当rsu_switch＝0时，对应的该RSU处于备用状态，即只接收信号或者休眠状态；当rsu_switch＝1时，对应的该RSU处于正常收发信号的工作状态。可以理解地，第一心跳包的数据包括但不限于同步时间数据和开关状态数据。
每个路侧单元根据第一心跳包向控制装置发送包括自身当前状态数据的第二心跳包，控制装置根据第二心跳包记录每个路侧单元的当前状态数据。其中，第二心跳包内至少包括当前路侧单元的同步状态数据和发射功率数据。
优选地，当路侧单元收到控制装置的第一心跳包后，开始采集自身发射功率数据及同步状态数据，并将自身工作状态回复控制装置。路侧单元回复控制装置的第二心跳包内的数据格式可以定义如下表：
| 同步状态数据sync_state |
| 发射功率数据tx_power |
表4
表4中，同步状态数据表示该路侧单元当前的信号同步情况，发射功率数据表示该路侧单元的发射功率大小。控制装置将所有路侧单元的开关状态数据、发射功率数据、同步状态数据、通信状态数据进行保存，并实时更新。
异常情况包括通信状态异常、同步状态异常和发射功率异常中的至少一种。以下对三种异常情况发生的判断进行详细说明：
1)当在设定时间内，如果任一路侧单元未收到第一心跳包，则该路侧单元自动进入备用状态；并且/或者，控制装置未收到任一路侧单元与发出的第一心跳包对应的第二心跳包；
此时，判断该路侧单元的通信状态异常，同时，控制装置将出现异常情况的路侧单元的通信状态数据设置为通信异常，并将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态；并且，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。作为选择，控制装置将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态的方式有多种，例如，控制装置向出现异常情况的路侧单元发送使其进入备用状态的信息，或者控制装置向出现异常情况的路侧单元发送路侧单元出错信息，路侧单元收到此路侧单元出错信息后，自动进入备用状态。
优选地，此处的设定时间为10-15s。
例如，当RSU0(前区)的网络断开时，开启对应的RSU4(后区)，这时候控制装置记录的各路侧单元的当前状态如下表：
| 标号数据 | 开关状态数据 | 同步状态数据 | 通信状态数据 | 发射功率数据 |
| 0 | 0 | 同步 | 不正常 | 0 |
| 1 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 2 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 3 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 4 | 1 | 同步 | 正常 | 采集的功率值 |
| 5 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 6 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 7 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
表5
2)当在设定时间内，控制装置收到任一路侧单元的第二心跳包的同步状态数据为不同步，则判断该路侧单元同步状态异常；优选地，此处的设定时间为10-15s。
此时，控制装置将出现异常情况的路侧单元的同步状态数据设置为不同步；同时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，其所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态；控制装置记录切换后的每个路侧单元的同步状态数据。
例如当RSU1(前区)的同步状态数据异常时，开启对应的RSU5(后区)，这时候控制装置记录的各路侧单元的当前状态如下表：
| 标号数据 | 开关状态数据 | 同步状态数据 | 通信状态数据数 | 发射功率数据 |
| 0 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 1 | 0 | 不同步 | 正常 | 0 |
| 2 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 3 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 4 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 5 | 1 | 同步 | 正常 | 采集功率值 |
| 6 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 7 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
表6
3)当控制装置收到任一路侧单元的第二心跳包的发射功率数据为异常功率，判断该路侧单元发射功率异常；
此时，控制装置将出现异常情况的路侧单元的发射功率数据设置为异常功率；同时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，其所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态；控制装置记录切换后的每个路侧单元的开关状态数据、发射功率数据、同步状态数据和通信状态数据。
例如，RSU3(前区)对应的RSU6(后区)出现发射功率异常，此时控制装置记录的各路侧单元的当前状态如下表：
| 标号数据 | 开关状态数据 | 同步状态数据 | 通信状态数据 | 发射功率数据 |
| 0 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 1 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 2 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 3 | 1 | 同步 | 正常 | 31 |
| 4 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 5 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
| 6 | 1 | 同步 | 正常 | 采集功率值 |
| 7 | 0 | 同步 | 正常 | 0 |
表7
在以上的异常情况发生、开启后区路侧单元后，如果后区的路侧单元也出现异常情况，则会重新切换开启前区路侧单元。切换的原则与上述原则一样。
本发明实施例二中的多车道自由流路侧单元热备份系统包括路侧单元和控制装置。
其中，路侧单元在至少两条车道的每一车道上设置，且每一车道上设置至少两个分开布置的路侧单元。
控制装置包括分配模块、切换模块和控制模块：
分配模块用于对每个路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的路侧单元的配置参数设置为相同。
切换模块用于对于每一车道上的路侧单元，设置其中一个路侧单元处于工作状态，同时设置其他路侧单元处于备用状态。
控制模块用于使控制装置与车道上的每个路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态。
作为选择，控制装置还用于依据识别编号记录每一路侧单元的当前状态和/或记录切换后的每个路侧单元的当前状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在至少两条车道的每一车道上设置至少两个分开布置的路侧单元；
S2：对每个所述路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的所述路侧单元的配置参数设置为相同；
S3：对于每一车道上的所述路侧单元，设置其中一个所述路侧单元处于工作状态，同时设置其他所述路侧单元处于备用状态；
S4：控制装置与所述车道上的每个所述路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个所述路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的所述路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的所述路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的所述路侧单元所在车道上的其他所述路侧单元中的一个设置为工作状态。
2.根据权利要求1所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，在所述步骤S3中，控制装置依据所述识别编号记录每一所述路侧单元的当前状态；在所述步骤S4中，所述控制装置记录切换后的每个所述路侧单元的当前状态。
3.根据权利要求2所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述识别编号为IP地址，对每个所述路侧单元分配一IP地址，所述控制装置根据所述IP地址与所述路侧单元通讯；
所述控制装置根据每一所述IP地址确定同一车道上的所述路侧单元，并对同一车道上的所述路侧单元配置相同的配置参数；所述配置参数包括信号时序数据和发射功率数据。
4.根据权利要求3所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述控制装置定时向每个所述路侧单元发送第一心跳包，每个所述路侧单元根据所述第一心跳包向所述控制装置发送包括自身当前状态数据的第二心跳包，所述控制装置根据所述第二心跳包记录每个所述路侧单元的当前状态数据；所述第一心跳包内包括同步时间数据和开关状态数据；所述第二心跳包包括当前所述路侧单元的同步状态数据和发射功率数据。
5.根据权利要求4所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述异常情况包括通信状态异常、同步状态异常和发射功率异常中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，当在设定时间内，如果任一所述路侧单元未收到所述第一心跳包，则所述路侧单元自动进入备用状态；
并且/或者，所述控制装置未收到任一所述路侧单元与发出的所述第一心跳包对应的所述第二心跳包，则，判断该路侧单元的通信状态异常，同时，所述控制装置将出现异常情况的所述路侧单元的通信状态数据设置为通信异常，并将出现异常情况的所述路侧单元设置为备用状态，并将出现异常情况的所述路侧单元所在车道上的其他所述路侧单元中的一个设置为工作状态。
7.根据权利要求5所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，当在设定时间内，所述控制装置收到任一所述路侧单元的所述第二心跳包的同步状态数据为不同步，则判断所述路侧单元同步状态异常，此时，所述控制装置将出现异常情况的该路侧单元的同步状态数据设置为不同步；或者，当所述控制装置收到任一所述路侧单元的所述第二心跳包的发射功率数据为异常功率，则判断所述路侧单元发射功率异常，此时，所述控制装置将出现异常情况的该路侧单元的发射功率数据设置为异常功率；
同时，将出现异常情况的路侧单元所在车道上的其他路侧单元中的一个设置为工作状态；所述控制装置记录切换后的每个所述路侧单元的发射功率数据和同步状态数据。
8.根据权利要求1至7任一项所述的多车道自由流路侧单元热备份方法，其特征在于，处于备用状态的所述路侧单元为接收状态，或者，处于备用状态的所述路侧单元为休眠状态。
9.一种多车道自由流路侧单元热备份系统，其特征在于，包括
在至少两条车道的每一车道上设置的、至少两个分开布置的路侧单元；
还包括控制装置，所述控制装置包括：
分配模块，用于对每个所述路侧单元分别分配识别编号，且将同一车道上的所述路侧单元的配置参数设置为相同；
切换模块，用于对于每一车道上的所述路侧单元，设置其中一个所述路侧单元处于工作状态，同时设置其他所述路侧单元处于备用状态；
控制模块，用于使控制装置与所述车道上的每个所述路侧单元定时进行信息交互，进而监控每个所述路侧单元的当前状态；当有处于工作状态的所述路侧单元出现异常情况时，将出现异常情况的所述路侧单元设置为备用状态，同时，将出现异常情况的所述路侧单元所在车道上的其他所述路侧单元中的一个设置为工作状态。
10.根据权利要求9所述的多车道自由流路侧单元热备份系统，其特征在于，所述控制装置还用于依据所述识别编号记录每一所述路侧单元的当前状态和/或记录切换后的每个所述路侧单元的当前状态。
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