CN105809751A - 具有红外功能的etc系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有红外功能的ETC系统，该ETC系统包括：车载OBU，所述车载OBU具有能够发射红外信号的红外模块；红外点阵，包括多个红外子点阵，所述多个红外子点阵与多个覆盖区域一一对应，所述红外子点阵在检测到来自位于对应的所述覆盖区域中的所述车载OBU发射的所述红外信号时输出相应信号；以及路侧单元，所述路侧单元通过有线和/或无线信号接收所述红外子点阵输出的所述信号，以确定所述车载OBU位于哪个所述覆盖区域。应用本发明可准确定位ETC车道上的行驶车辆以及提高ETC系统的交易成功率。
Description
技术领域
本发明涉及ETC(即ElectronicTollCollection)领域，具体地，涉及一种具有红外功能的ETC系统。
背景技术
ETC系统(ElectronicTollCollectionSystem)是目前国际上主要研究和推广的自动电子收费系统，适用于高速公路以及交通繁忙的桥梁隧道环境下的车辆收费解决方案。车载OBU(On-BoardUnit)，也称为车载电子标签，是ETC系统的标准配件，通常安装在车辆的前挡风玻璃上。当车辆通过ETC车道时，车载OBU与路侧单元(RSU，RoadSideUnit)等设备通过射频信号进行通信，在不需要停车的情况下即可完成缴费。从而提高汽车通行速度，有效解决交通堵塞问题。
然而在实际应用中，如图1所示，当RSU的覆盖范围内有多个车载OBU时，RSU无法区分这些车载OBU，从而导致跟车干扰、车辆定位错误、误缴费等情况，造成通行和交易混乱。如何在ETC系统中准确定位通行车辆以及提高ETC系统的交易成功率是重要的研究课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够准确定位ETC车道中的通行车辆的系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种具有红外功能的ETC系统，该ETC系统包括：车载OBU，所述车载OBU具有能够发射红外信号的红外模块；红外点阵，包括多个红外子点阵，所述多个红外子点阵与多个覆盖区域一一对应，所述红外子点阵在检测到来自位于对应的所述覆盖区域中的所述车载OBU发射的所述红外信号时输出相应信号；以及路侧单元，所述路侧单元通过有线和/或无线信号接收所述红外子点阵输出的所述信号，以确定所述车载OBU位于哪个所述覆盖区域。
优选地，所述多个红外子点阵中每一者与一个索引值相关联，所述红外子点阵输出的所述信号包括与检测到所述红外信号的所述红外子点阵相关联的所述索引值。
优选地，所述多个红外子点阵中每一者包括多个红外收发信机或多个红外接收机。
优选地，所述多个红外子点阵中每一者所包括的所述多个红外收发信机或多个红外接收机被布置成n行*n列排布。
优选地，能分别控制所述多个红外子点阵中每一者所包括的所述多个红外收发信机或多个红外接收机中的每一者打开和/或关闭。
优选地，所述红外点阵被布置在所覆盖的区域的正上方。
优选地，由所述红外点阵接收和/或发射的所述红外信号垂直于车道。
优选地，所述多个红外子点阵中相邻红外子点阵的覆盖区域重叠或者不重叠。
优选地，当多个所述车载OBU被检测到时，所述路侧单元根据检测到的所述多个车载OBU中每一者与所述路侧单元间的距离，选择将要进行交易的车载OBU，并且所述路侧单元的接收波束被调整，以跟踪被选中的将要进行交易的车载OBU。
优选地，所述车载OBU通过红外信号将认证相关信息和/或路径相关信息发送至所述红外点阵，再经由所述红外点阵通过有线和/或无线信号发送至所述路侧单元。
通过上述技术方案，可通过与多个覆盖区域一一对应的多个红外子点阵确定车载OBU处于车道上的哪个区域，从而能获得更准确的通行车辆位置信息，并能识别RSU覆盖范围内的多个车载OBU。此外，被激活的车载OBU还可利用红外信号经由红外点阵向RSU发送信息(例如认相关证信息和/或路径相关信息等)，从而加快交易速度并减少对其他射频信号的干扰。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了现有ETC系统中RSU的覆盖范围示意图。
图2是根据本发明优选实施方式的具有红外功能的ETC系统的框图。
图3示出了根据本发明实施方式的对RSU覆盖范围进行划分的示意图。
图4是应用根据本发明的ETC系统的车辆定位流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如无相反描述或可被毫无疑义地确定为其他含义，本发明中“纵向”和“长”指车辆通行方向，“横向”和“宽”指与车道平行的平面上与车辆通行方向垂直的方向。
本发明公开了一种具有红外功能的ETC系统，该ETC系统包括：车载OBU，所述车载OBU具有能够发射红外信号的红外模块；红外点阵，包括多个红外子点阵，所述多个红外子点阵与多个覆盖区域一一对应，所述红外子点阵在检测到来自位于对应的所述覆盖区域中的所述车载OBU发射的所述红外信号时输出相应信号；以及路侧单元，所述路侧单元通过有线和/或无线信号接收所述红外子点阵输出的所述信号，以确定所述车载OBU位于哪个所述覆盖区域。
图2是根据本发明优选实施方式的具有红外功能的ETC系统的框图。该ETC系统可包括车载OBU1、RSU2和红外点阵3。车载OBU1通常可安装在车辆前挡风玻璃上。车载OBU1可包括主控制器11、加密/解密模块12、用户卡模块13、人机交互模块14、存储模块15、射频模块16等，根据本发明的车载OBU1还包括红外模块17。主控制器11可对车载OBU1中的其他模块和交易流程等进行控制；加密/解密模块12可用于确保系统交易的安全性；用户卡模块13可支持接触式和/或非接触式的用户卡读写操作；人机交互模块14可用于指示交易状态等；存储模块15可用于存储信息；射频模块16可通过无线射频信号与RSU2进行通信；车载OBU1可通过红外模块17与红外点阵3进行红外无线通信。在另一些实施方式中，车载OBU1可仅通过红外信号向红外点阵3发送信息，而不需要接收来自红外点阵3的信息。
RSU2通常架设在收费站点处。RSU2可包括主控制器21、存储模块22、加密/解密模块23、与上位机等连接的接口单元24和射频模块25等。RSU2可通过射频信号与车载OBU1进行无线通信，以向车载OBU1写入信息或读出车载OBU1中的信息，并可将相关信息传递给上位机来进行费额计算、消费和清分结算。
如图2所示，根据本发明的ETC系统还包括红外点阵3。红外点阵3可包括多个红外子点阵301，多个红外子点阵301与多个覆盖区域一一对应。红外点阵3的总覆盖区域接近于RSU2的覆盖范围。相邻红外子点阵301的覆盖区域可部分重叠也可互不重叠，其中，在不影响定位准确度的情况下相邻红外子点阵301的覆盖范围间可保留一定间隔。图3示出了根据本发明某一实施方式的RSU覆盖范围划分示意图。图3中，RSU的覆盖范围被划为6个覆盖区域A1～A6，分别对应于6个红外子点阵。
回到图2，每个红外子点阵301可检测来自位于对应的覆盖区域中的车载OBU1所发射的红外信号。当车载OBU1发射的红外信号被检测到时，红外子点阵301可通过有线或无线通信(本优选实施方式中采用有线通信)将相应信号发送给RSU2。RSU2可根据该信号来确定该车载OBU1位于划分后的哪个覆盖区域，例如RSU2可根据由哪个红外子点阵301检测到车载OBU1来确定该车载OBU1位于哪个覆盖区域。优选地，车载OBU1还可以通过红外无线信号将认证相关信息(例如OBUID等)和/或路径相关信息发送至红外点阵3，再经由红外点阵3通过有线或无线信号(本实施方式中采用有线信号)发送至RSU2，以加快交易速度，减少射频干扰。
设某个RSU2的覆盖范围为长15m*宽5m的ETC车道，在根据本发明的一个优选方式中，红外点阵3可被设计为包括300个红外子点阵301，每个红外子点阵301的横向和纵向定位精度均设置为约0.5m，这些红外子点阵301可按照横向10行纵向30列被布置于该ETC车道的正上方，例如，可在ETC车道上方架设用于安装红外子点阵301的支架。例如，其中每个红外子点阵301的大小可为约0.4m*0.4m，其可向下垂直于车道接收和/或发射红外信号，横向和纵向的相邻红外子点阵301间可设置约0.1m的间隔，相应地，每个红外子点阵301对应的覆盖区域约为0.4m*0.4m且互不重叠，横向和纵向的相邻红外子点阵301对应的覆盖区域间具有约0.1m的间隔。
优选地，每个红外子点阵301可与一个索引值相关联。例如，300个红外子点阵301中的每一者可以与一个9比特宽的索引值相关联。当某个红外子点阵301检测到其覆盖区域内存在具有红外模块17的车载OBU1时，该红外子点阵301可将包括关联的索引值的在内的信息发送至RSU2。RSU2中可预存索引值与覆盖区域间的关联关系，从而确定检测到的车载OBU1位于哪个区域。
优选地，每个红外子点阵301可包括被布置成n*n(即n行*n列)排布的多个红外收发信机(例如，多个红外LED收发信灯)，例如，2≤n≤6。进一步地，可以用二维二值矩阵来表示每个红外子点阵301，例如，在该二维二值矩阵中，打开的红外LED收发信灯可以用“1”来表示，关闭的红外LED收发信灯可以用“0”来表示。例如，上述覆盖区域为0.4m*0.4m的红外子点阵301可包括被布置成3*3排列的9个红外LED收发信灯。在另一些实施方式中，红外子点阵301中可仅包括红外接收机，而不需要配置红外发射机。该红外接收机可以是主动红外接收机或者被动红外接收机。在这种情况下，每个红外子点阵301中的多个红外接收机也可以被布置成n*n(即n行*n列)排布。同样地，可以用二维二值矩阵来表示所述多个红外接收机，例如，打开的红外接收机可以用“1”来表示，关闭的红外接收机可以用“0”来表示。
优选地，红外子点阵301中所包括的多个红外收发信机(或者多个红外接收机)中的每一者可被分别控制打开和/或关闭，以实现调整该红外子点阵301对应的覆盖区域等目的，并便于对红外子点阵301进行调试和检查。例如，可对红外子点阵301中所包括的多个红外收发信机(诸如红外LED收发信灯)中的每一者进行编号，然后可通过RSU2向红外子点阵301发送控制信号来控制编号为某个或某些值的红外收发信机(或者红外接收机)打开和/或关闭。
此外，根据本发明，当RSU2的覆盖范围内有多个OBU1时，由于这些OBU1可由多个红外子点阵301分别检测到，从而RSU2可定位这些OBU1，并根据这些OBU1与RSU2间的距离选择将要进行交易的OBU1，例如，RSU2可按照由近及远的顺序依次与这些OBU中的每一个待交易的OBU进行交易。此时，优选地，为了提高交易成功率以及减少射频干扰，将要进行交易的车载OBU1被选中之后，RSU2的接收波束可被调整，以跟踪被选中的将要进行交易的OBU1，使得RSU2的接收波束可仅覆盖将要进行交易的车载OBU1周围的区域，即随后仅接收来自一个较小范围内的车载OBU1所发射的与建立链路和/或进行交易相关的信息等。例如，可将接收波束的纵向覆盖范围限制为检测到该车载OBU1的红外子点阵301对应的覆盖区域的中央至沿车辆前行方向若干米(例如7.5米)之间。
虽然图2中未示出，但本领域技术人员应该理解的是，根据本发明的ETC系统还可包括如工控机、中心服务器、扣费显示设备、报警设备、地感线圈等等其他现有ETC系统所具备的部件。
图4是应用根据本发明优选实施方式的ETC系统的车辆定位流程图。
在步骤S41中，红外点阵检测车载OBU发射的红外信号。红外点阵包括多个红外子点阵，每个子点阵检测其对应的覆盖区域内的车载OBU发射的红外信号。
在步骤S42中，检测到车载OBU发射的红外信号的红外子点阵被触发，向RSU发送相应信号，该信号可以包括能反映该车载OBU位置的信息。例如，该信号可以包括被触发的红外子点阵的关联索引值，RSU可根据红外子点阵索引值与红外子点阵的覆盖区域间的关联关系，确定车载OBU的位置。
在步骤S43中，可选择将要交易的车载OBU。如果在RSU的覆盖范围内检测到多个具有红外模块的车载OBU，并导致多个红外子点阵被触发，则RSU可根据与不同车载OBU间的距离，选择将要进行交易的车载OBU，例如，RSU可按照由近及远的顺序依次与这些车载OBU进行交易。
可选地，在步骤S44中，RSU的接收波束可被调整，以跟踪选中的将要进行交易的车载OBU，例如，仅接收来自选中的车载OBU所发射的与建立链路和/或进行交易相关的信息。例如，调整后的接收波束的纵向覆盖范围可以为被选中的车载OBU所处的当前覆盖区域的中央至沿车辆前行方向若干米(例如7.5米)，以进一步提高交易准确性，降低跟车干扰和邻道干扰等。
优选地，车载OBU还可以将认证相关信息和/或路径相关信息等经由红外点阵传送给RSU。现有技术中，车载OBU通过射频信号将认证相关信息和/或路径相关信息发送给RSU，其与车载OBU和RSU间的其他信息交互(例如建立链路所需的信息交互)形成竞争，由于射频传输的竞争-退避原则等导致信息传输延迟，并且认证相关信息和/或路径相关信息还可能和其他射频信号产生干扰。根据本发明的优选实施方式中，在车载OBU被激活后，其可用红外无线信号将认证相关信息和/或路径相关信息先传送至红外点阵，再经由红外点阵传送至RSU，而无需等待射频资源分配，并且红外无线信号不与其他射频无线信号产生干扰。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种具有红外功能的ETC系统，该ETC系统包括：
车载OBU，所述车载OBU具有能够发射红外信号的红外模块；
红外点阵，包括多个红外子点阵，所述多个红外子点阵与多个覆盖区域一一对应，所述红外子点阵在检测到来自位于对应的所述覆盖区域中的所述车载OBU发射的所述红外信号时输出相应信号；
路侧单元，所述路侧单元通过有线和/或无线信号接收所述红外子点阵输出的所述信号，以确定所述车载OBU位于哪个所述覆盖区域。
2.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，所述多个红外子点阵中每一者与一个索引值相关联，所述红外子点阵输出的所述信号包括与检测到所述红外信号的所述红外子点阵相关联的所述索引值。
3.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，所述多个红外子点阵中每一者包括多个红外收发信机或多个红外接收机。
4.根据权利要求3所述的ETC系统，其中，所述多个红外子点阵中每一者所包括的所述多个红外收发信机或多个红外接收机被布置成n行*n列排布。
5.根据权利要求3所述的ETC系统，其中，能分别控制所述多个红外子点阵中每一者所包括的所述多个红外收发信机或多个红外接收机中的每一者打开和/或关闭。
6.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，所述红外点阵被布置在所覆盖的区域的正上方。
7.根据权利要求1或6所述的ETC系统，其中，由所述红外点阵接收和/或发射的所述红外信号垂直于车道。
8.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，所述多个红外子点阵中相邻红外子点阵的覆盖区域重叠或者不重叠。
9.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，当多个所述车载OBU被检测到时，所述路侧单元根据检测到的所述多个车载OBU中每一者与所述路侧单元间的距离，选择将要进行交易的车载OBU，并且所述路侧单元的接收波束被调整，以跟踪被选中的将要进行交易的车载OBU。
10.根据权利要求1所述的ETC系统，其中，所述车载OBU通过红外信号将认证相关信息和/或路径相关信息发送至所述红外点阵，再经由所述红外点阵通过有线和/或无线信号发送至所述路侧单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160727 |