CN105405180B - 一种车载单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车载单元，属于智能交通技术领域。本发明所述的车载单元采用分体式设计，由天线端和主体端两部分组成，所述的天线端和主体端采用有线或无线的方式连接；所述的天线端包含协处理器一及与其相连的ETC DSRC模块、防拆卸检测模块一、卫星导航定位模块；所述的主体端包括应用处理器及存储器及与其相连的防拆卸检测模块二、ESAM模块、电源转换及管理模块。本发明所述的采用分体式设计的车载单元解决了车载单元功能和体积的矛盾，用户操作便利性和安装位置的矛盾，产品形态和汽车风挡角度多样的矛盾，具有显著的技术效果。

Description

一种车载单元

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种采用分体式设计的车载单元。

背景技术

电子不停车收费ETC系统的出现，改变了传统人工收费的方式，使得车辆在通过高速公路、桥梁或隧道的收费站时，无需停车即可完成缴费，大大提高了道路的利用率，提高了车辆的通行速度，降低了交通拥堵，减少了碳排放。ETC系统的推广也减少了收费站的人工需求，降低了车道的运营成本。

随着城市规模的扩大，机动车保有量的增加，世界上众多大城市都面临交通出行环境恶化、交通拥堵指数不断上涨的问题。新的城市交通需求管理政策急需出台，拥堵收费政策是目前世界范围内效果较为显著的区域交通需求管理政策。与此同时，物联网逐步由概念深入到许多领域。智能交通系统领域，车联网是物联网技术的具体形式。车联网的具体应用主要包括：通过城市交通管理、公共交通管理、交通拥塞检测、路径规划、公路收费，改善出行效率，缓解交通拥堵；通过碰撞预警、红绿灯警告、电子路牌、网上车辆诊断、道路湿滑检测为司机提供即时警告，提高驾驶的安全性，为民众的人身安全多添一重保障；为人们提供便利的出行服务和高效的物流服务，提高民众生活的便捷性和娱乐性。从更宏观的层面来讲，车联网更大的意义在于打造智能交通，造福社会民众。

智能交通系统新技术的应用，除了考虑新技术带来方便、快捷、安全，还需要考虑到系统的成本。车载单元的费用占了系统成本的绝大部分，车载单元的安装和维护也需要消耗巨大的人力、财力。从司机的角度来看，采用统一技术标准的车载单元，不仅有利于形成一致的操作体验，还有利于减小新装设备对车内视野和美观程度的影响。

统一技术标准的车载单元内置智能操作系统，集成了电源管理模块、ETCOBU模块、卫星定位模块、车联网通信模块、移动通信模块等。传统的车载单元形态，在基本功能的实现的同时无法兼顾到易于安装维护、不影响司机的视线、交互界面友好等要求。

专利号为“CN201310714480.3”的发明专利申请公开了“一种支持行驶记录功能的带显示屏的车载单元”，该车载单元内部集成了ETCOBU的功能模块，整机直接通过3M胶固定在风挡玻璃上，通过转换器由车载点烟器接口供电。该车载单元除了支持电子不停车收费功能，还集成行驶记录仪功能，显示屏用于查看、播放汽车行驶录像、查询ETC交易记录，可共享屏幕、语音等人机界面，丰富单一OBU的人机界面。但由于该车载单元内部集成了ETCOBU的功能模块、摄像头、主控MCU、大尺寸显示屏等模块，整机体积和重量较大，粘贴在风挡玻璃上会影响到司机的视线，安装、拆卸难度较大。此外由于车载单元的显示屏和按键距司机较远，不便查看和操作。

专利号为“CN201310713402.1”的发明专利申请公开了“一种支持行驶记录功能的车载单元”，该车载单元内部集成了ETCOBU的功能模块，整机直接通过3M胶固定在风挡玻璃上，通过转换器由车载ACC接口供电。该车载单元不带大尺寸的显示屏，但集成了显示接口。显示接口用于提供连接线接入车载屏或智能移动终端，车载屏或智能移动终端可用于查看、播放录像，查询ETC交易记录。该车载单元相对“CN201310714480.3”的车载单元，虽然使用显示接口替代了大尺寸显示屏，但整机尺寸和重量仍偏大。由于目前车载系统和移动智能终端的接口和交互规范没有统一标准，该车载单元在很多时候无法配合其他外部系统提供完整、顺畅的操作体验。此外该车载单元和其他外部系统也存在重要交互信息的可信赖性问题，未来一些扩展应用会受到较大的限制。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种功能强大、体积小巧、用户操作便利、安装方便的采用分体式设计的车载单元。该车载单元由天线端和主体端两部分组成，天线端和主体端采用有线或无线的方式连接。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种车载单元，采用分体式设计，由天线端和主体端两部分组成，所述的天线端和主体端采用有线或无线的方式连接；

所述的天线端包含协处理器一及与其相连的ETCDSRC模块、防拆卸检测模块一、卫星导航模块；

所述的主体端包括应用处理器及存储器及与其相连的防拆卸检测模块二、ESAM模块、电源转换及管理模块。

进一步，所述的协处理器一为低功耗的单片机，用于控制天线端的各模块，并与主体端通信。

进一步，所述的ETCDSRC模块包括支持GB/T20851标准的射频芯片和天线，用于完成高速公路ETC收费及基于自由流模式的城市拥堵控制功能。

进一步，所述的卫星导航模块包括卫星导航定位信号接收芯片和天线(有源天线或无源天线)，用于实现车辆的卫星定位功能，支持GPS、北斗、GLONASS、伽利略卫星导航定位技术中的一种或多种。

进一步，所述的天线端粘贴在汽车的风挡玻璃上，如果风挡玻璃有金属膜，天线端则粘贴在微波窗口的位置。

进一步，所述的主体端固定在汽车中控台面上或嵌入到中控台中；或者，主体端直接接在汽车的电池上，或接在汽车的点烟器接口、OBD接口。

进一步，所述的天线端中还设置有与协处理器相连的LED指示灯、车联网通信模块、惯性导航模块。

进一步，所述的主体端中还设置有与应用处理器及存储器连接的光线传感器、扬声器、LCD及触控模组、按键、Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM-RDS模块、移动通信2/3/4G模块和协处理器二，所述的协处理器二连接防拆卸检测模块二和ESAM模块。

更进一步，所述的协处理器二还连接有备份电池和NFC模块。

更进一步，所述的主体端中还设置有摄像头，与应用处理器及存储器连接，用于记录汽车内外的影像信息。

进一步，所述的ETCDSRC模块、卫星导航定位模块是天线端的一部分。或者，将所述的ETCDSRC模块的天线、卫星导航定位模块的天线放置在天线端中，所述的ETCDSRC模块的支持GB/T20851标准的射频芯片、卫星导航定位模块的卫星导航定位信号接收芯片放置在主体端中。

本发明的效果在于：本发明具体实施方式中所述的采用分体式设计的车载单元解决了车载单元功能和体积的矛盾，用户操作便利性和安装位置的矛盾，产品形态和汽车风挡角度多样的矛盾，具有以下显著的技术效果：

1)天线端很小巧，可以粘贴在风挡玻璃的适宜位置；

2)ETCDSRC模块、车联网通信模块、卫星导航模块的天线紧贴汽车挡风玻璃，用户无法在车内对天线进行遮挡；

3)惯性导航模块固定在风挡玻璃上，可以减小汽车震动对惯性导航模块输出精度的影响；

4)天线端包含了LED指示灯，便于路侧稽查设备、停车场管理员观测车载单元的状态；

5)主体端可以方便的安装在司机便于观察和操作的位置和角度；

6)分体式设计将车载单元中功耗较高的模块封装在两个部分，有利于车载单元的散热和温度控制；

7)车载单元安装后，便于升级和维修；

8)分体式设计的车载单元便于汽车厂商的定制和出厂前安装。

附图说明

图1是本发明所述的采用分体式设计的车载单元的结构框图；

图2是本发明所述的采用分体式设计的车载单元的一种具体实施方式；

图3是本发明所述的采用分体式设计的车载单元具体的应用实例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

本发明的核心在于提供了一种新的车载单元的设计思路，本发明所述的车载单元采用分体式设计，由天线端和主体端两部分组成，天线端和主体端采用有线或无线的方式连接。

如图1所示，一种采用分体式设计的车载单元，由天线端和主体端两部分组成，所述的天线端和主体端采用有线或无线的方式连接。

所述的天线端1包含协处理器一101及与其相连的ETCDSRC模块102、防拆卸检测模块一103、卫星导航定位模块106；

所述的协处理器一101通常为低功耗的单片机，用于控制天线端的各模块，并与主体端2通信；所述的ETCDSRC模块102包括支持GB/T20851标准的射频芯片和天线，用于完成高速公路ETC收费及基于自由流模式的城市拥堵控制功能；所述的防拆卸检测模块103可实时监测并记录天线端1的拆卸状态，即检测天线端1是否从风挡玻璃上拆下；所述的卫星导航定位模块106用于实现车辆的卫星定位功能，支持GPS、北斗、GLONASS、伽利略等卫星导航定位技术中的一种、两种或多种；所述的天线端1粘贴在汽车的风挡玻璃上，如果风挡玻璃有金属膜，天线端1可粘贴在微波窗口的位置；车载单元的天线端1紧贴风挡玻璃，用户无法在车内对天线端1进行遮挡。

所述的主体端2包括应用处理器及存储器201及与其相连的防拆卸检测模块二223、ESAM模块224、电源转换及管理模块204；

所述的应用处理器及存储器201提供一个高性能的处理平台，支持Linux、WindowsCE、安卓等系统；所述的防拆卸检测模块二223可实时监测并记录主体端2的拆卸状态，即检测主体端2是否从汽车上拆下；所述的ESAM模块224是车载单元中的安全模块，存储车辆信息、OBU信息、拆卸状态等，可用于高速公路ETC收费，未来可扩展其他安全应用；所述的电源转换及管理模块204由主体端2的协处理器控制，可以根据汽车的电平电压、点火状态等信息控制应用处理器的工作状态。所述的主体端2固定在汽车中控台面上或嵌入到中控台中；或者，主体端2可直接接在汽车的电池上，或接在汽车的点烟器接口、OBD接口。

图2是本发明所述采用分体式设计的车载单元的一种具体实施方式。

如图2所示，本实施例中，所述的天线端1包含协处理器101及与其相连的ETCDSRC模块102、防拆卸检测模块一103、LED指示灯104、车联网通信模块105、卫星导航定位模块106、惯性导航模块107；所述的LED指示灯104用于指示车载单元的工作状态，可从车外很容易看到；车联网通信模块105用于支持车车通信和车路通信应用，所述的卫星导航定位模块106支持GPS、北斗、GLONASS单模、双模和多模定位模式，所述的惯性导航模块107结合卫星导航定位模块，可以提供更精确的定位信息；所述的天线端1粘贴在汽车的风挡玻璃上，如果风挡玻璃有金属膜，天线端1可粘贴在微波窗口的位置；车载单元的天线端1紧贴风挡玻璃，用户无法在车内对天线端1进行遮挡。本实施例中，所述的ETCDSRC模块102、卫星导航定位模块106是天线端1的一部分。

所述的主体端2包括应用处理器及存储器201，与应用处理器及存储器201连接的包括光线传感器202、扬声器203、电源转换及管理模块204、LCD及触控模组205、按键206、摄像头207、Wi-Fi模块208、蓝牙模块209、FM-RDS模块210、移动通信2/3/4G模块211、协处理器二221，所述的协处理器二221连接有备份电池222、防拆卸检测模块二223、ESAM模块224和NFC模块225。

对上述主体端2中所述的各模块说明如下：

应用处理器及存储器201，提供一个高性能的处理平台，支持Linux、WindowsCE、安卓等系统；

光线传感器202，用于感应环境光的亮度，调整LCD的亮度；

扬声器203，可以支持语音播报、信息提示、音频播放等功能；

电源转化及管理模块204，将汽车电源转化为适合车载单元工作的多种电平，检测车辆的启动状态和车载蓄电池的电压等信息；

LCD及触控模组205，车载单元主要的信息展示和交互接口，包括LCD模块、保护玻璃，可能包含电阻式或电容式触控模组；

按键206，包括点亮或关闭LCD的按键、音量按键、菜单导航按键、数字或字母输入按键中的一种或多种；

摄像头207，用于记录车内外的影像信息；

Wi-Fi模块208，可与支持Wi-Fi的外部设备交互信息；

蓝牙模块209，可与支持蓝牙协议的外部设备交互信息；

FM-RDS模块210，支持FM-RDS功能；

移动通信模块211，为车载单元提供远程联网功能，支持2/3/4G移动数据网络制式的一种或多种；

协处理器221，实现车载单元的低功耗控制，时间信息、拆卸状态监控、安全模块的读写等功能；

备份电池222，在车载供电异常时，为协处理器2和防拆卸检测模块二223供电；

防拆卸检测模块二223，检测主体端是否从汽车上拆下；

ESAM，车载单元中的安全模块224，存储车辆信息、OBU信息、拆卸状态等；

NFC(NearFieldCommunication,近场通信)模块225，支持非接触卡的读写功能，包括记账卡、储值卡等。NFC是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。目前近场通信已通过成为ISO/IECIS18092国际标准、ECMA-340标准与ETSITS102190标准。NFC采用主动和被动两种读取模式。

所述的主体端2固定在汽车中控台面上或嵌入到中控台中；或者，主体端2可直接接在汽车的电池上，或接在汽车的点烟器接口、OBD接口；电源转换及管理模块由主体端的协处理器控制，可以根据汽车的电平电压、点火状态等信息控制应用处理器的工作状态。

本实施例中，所述的天线端1和主体端2采用有线或无线的方式连接，无线连接的方式包括蓝牙、Wi-Fi等，两者可以在工厂或安装后连接起来。天线端1和主体端2采用有线连接时，车载单元可以通过短时随机心跳，断电检测，短路检测等判断两者连接是否断开；天线端1和主体端2采用无线连接时，车载单元可以通过短时随机心跳判断两者连接是否断开。

具体在应用时，所述的天线端可以设计成多种形态以适配不同倾角的风挡玻璃；所述的主体端也可以设计成多种形态，以满足用户对屏幕大小和操作习惯的要求。

作为本发明的另外一种实施方式，也可以将所述的ETCDSRC模块102的天线、卫星导航定位模块106的天线(有源天线或无源天线)放置在天线端1中，ETCDSRC模块102的支持GB/T20851标准的射频芯片、卫星导航定位模块106的卫星导航定位信号接收芯片放置在主体端2中。

如图3所示，图3提供了应用在智能交通领域分体式车载单元的一种具体应用的实例，天线端很小巧，可粘贴在风挡玻璃上不影响视线的位置；主体端粘贴在在中控台上司机便于查看和操作的位置；天线端和主体端采用有线的方式连接。包含车载单元的交互界面的部分可以方便的安装在司机便于观察和操作的位置和角度；车载单元的各部分可以单独定制、升级和维修。

本领域技术人员应该明白，本发明所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车载单元，其特征是：所述的车载单元采用分体式设计，由天线端(1)和主体端(2)两部分组成，所述的天线端(1)和主体端(2)采用有线或无线的方式连接；

所述的天线端(1)包含协处理器一(101)及与其相连的ETC DSRC模块(102)、防拆卸检测模块一(103)、卫星导航定位模块(106)；

所述的主体端(2)包括应用处理器及存储器(201)及与其相连的防拆卸检测模块二(223)、ESAM模块(224)、电源转换及管理模块(204)；

所述的天线端(1)中还设置有与协处理器一(101)相连的LED指示灯(104)、车联网通信模块(105)、惯性导航模块(107)。

2.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的协处理器一(101)为低功耗的单片机，用于控制天线端的各模块，并与主体端(2)通信。

3.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的ETC DSRC模块(102)包括支持GB/T20851标准的射频芯片和天线，用于完成高速公路ETC收费及基于自由流模式的城市拥堵控制功能。

4.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的卫星导航定位模块(106)包括卫星导航定位信号接收芯片和天线，用于实现车辆的卫星定位功能，支持GPS、北斗、GLONASS、伽利略卫星导航定位技术中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的天线端(1)粘贴在汽车的风挡玻璃上，如果风挡玻璃有金属膜，天线端(1)则粘贴在微波窗口的位置。

6.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的主体端(2)固定在汽车中控台面上或嵌入到中控台中；或者，主体端(2)直接接在汽车的电池上，或接在汽车的点烟器接口、OBD接口。

7.如权利要求1所述的一种车载单元，其特征是：所述的主体端(2)中还设置有与应用处理器及存储器(201)连接的光线传感器(202)、扬声器(203)、LCD及触控模组(205)、按键(206)、Wi-F i模块(208)、蓝牙模块(209)、FM-RDS模块(210)、移动通信2/3/4G模块(211)和协处理器二(221)，所述的协处理器二(221)连接防拆卸检测模块二(223)和ESAM模块(224)。

8.如权利要求7所述的一种车载单元，其特征是：所述的协处理器二(221)还连接有备份电池(222)和NFC模块(225)。

9.如权利要求8所述的一种车载单元，其特征是：所述的主体端(2)中还设置有摄像头(207)，与应用处理器及存储器(201)连接，用于记录汽车内外的影像信息。

10.如权利要求1至6任一项所述的一种车载单元，其特征是：其中的ETC DSRC模块和卫星导航定位模块还可以被设置为：将所述的ETC DSRC模块(102)的天线、卫星导航定位模块(106)的天线放置在天线端(1)中，所述的ETC DSRC模块(102)的支持GB/T20851标准的射频芯片、卫星导航定位模块(106)的卫星导航定位信号接收芯片放置在主体端(2)中。