CN107341858A - 一种带车辆检测功能的交易天线及其交易方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种带车辆检测功能的交易天线及交易方法，其目的在于克服目前地感线圈和红外光栅检测技术的车道易被重型车辆和路面修理损坏等缺点。本发明在原有带ETC电子标签定位功能的上额外具有车辆检测和队列判断处理功能，其中交易天线包括第一微波发射板、第二微波发射板、车辆检测功能模块、微波定位模块、支架和RSU主控板，将车辆检测模块集成于交易天线中，方便整体协调控制和交易收费，可以缩短ETC车道的施工建设时间，提高ETC系统的可靠性和智能化以及通行能力，减缓道路的拥堵情况，扩展电子不停车收费系统的应用场景。

Description

一种带车辆检测功能的交易天线及其交易方法

技术领域

本发明涉及一种新型车辆检测的交易天线及其交易方法，特别涉及一种可以进行车辆检测和队列判断处理的高速公路不停车收费的交易天线及其交易方法。

背景技术

国内高速公路ETC系统经过十多年的应用和创新，技术日臻完美，相控阵天线等新产品陆续推出，且于2015年底实现ETC全国联网，目前ETC用户数量已经突破5000万。ETC车道系统的正常运行离不开车辆识别和队列逻辑判断，目前大规模采用的技术有地感线圈检测、红外光栅探测法,这两种检测方法的缺点是稳定性和准确度不高以及容易受到天气变化的影响，同时对车道基建的设计和后期设备维护有要求，需要投入大量人力物力。随着ETC全国联网和巨大的通行需求，ETC车道数量也不断增加，但相对于ETC系统中路侧检测技术不断升级换代的情况，车道的车辆检测技术一直没有革命性的变化。目前广泛采用的地感线圈和红外光栅检测技术的车道，易被重型车辆和路面修理等损坏，产生的修理和维护费用较高，同时需要关闭车道时间很长，极大的影响了ETC车道系统的使用效率。

发明内容

本申请提出一种基于ETC系统用路侧检测技术的交易天线、交易天线系统及交易方法，在原有带ETC电子标签定位功能的上额外具有车辆检测和队列判断处理功能，可以缩短ETC车道的施工建设时间，提高ETC系统的可靠性和智能化以及通行能力，减缓道路的拥堵情况，扩展电子不停车收费系统的应用场景，促进我国ETC产业的快速、稳定发展，促进公路交通发展更加智能化、更加绿色环保。

为实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

本申请给出了一种带车辆检测功能的交易天线，其包括电源模块，其特征在于，包括第一微波发射板、第二微波发射板、车辆检测功能模块、微波定位模块、支架和RSU主控板。

更进一步，所述车辆检测功能模块包括天线射频前端、控制模块、中频信号放大过滤模块、多路信号采集单元、系统电源模块和信号处理器模块。通过发射锯齿波线性调频的高频信号，反射回来的信号与本地信号进行混频后得到中频信号，对中频信号进行处理和分析后，就可以得到的距离、速度、角度和能量反射值等信息。

更进一步，第一微波发射板和第二微波发射板所发射微波为5.8GHZ微波，第微波定位模块所使用的微波为5.8GHZ微波，车辆检测功能模块所采用的微波为24GHZ微波。

本申请同时提出了一种包括带车辆检测功能的交易天线的交易系统，其包括沿车辆行驶方向依次设置在车道(15)左侧的专用L型杆(13)、前显示屏(12)、车道控制器(11)、收费亭(10)、后显示屏(9)、后栏杆(8)和车牌识别[车道摄像机](7)。交易天线(14)吊装在专用L型杆或龙门架上，以及位于专用L型杆(13)下方的车道(15)上依次设置有虚拟的判决区域(2)、存在点C区域(3)、存在点B区域(4)、存在点A区域(5)、触发区域(6)，用于对驶入车道(15)的车辆进行位置、速度检测以及跟ETC电子标签的交易流程。

本申请提出了一种应用于带车辆检测功能的交易天线的交易方法，该交易方法包括以下步骤：

步骤S1，对交易天线设备上电后，进行上电自检，如检测异常则返回重新进行上电自检，如上电自检正常，则进行步骤S2；

步骤S2，根据应用场景对交易天线的工作模块进行选择，当工作模式选择为测试标定模式时，进入步骤S3，当工作模式选择为版主工作模式时，进入步骤S4；

步骤S3，设备上电后，使用调试软件进行参数标定，标定参数包括背景环境噪音和距离参数，使用一个车辆在ETC车道内选取五个标记点对微波车辆检测器进行距离参数校准，用于起到虚拟地感线圈的作用；

使用小车以单车方式，以多组不高于ETC车道要求的合理车速匀速的多次从车道通过，完成交易天线对车道宽度和车辆速度检测校准；

使用2～3台小车和大车组成的混编队列方式，以ETC车道要求的合理车速多次从车道通过，完成交易天线对ETC车道的车辆队列自动识别和处理功能；

步骤S4,设备正常使用时，根据步骤S3中测试标准好的各项参数，实时对车道状态进行检测和判断。

更进一步，步骤S3中所选择的五个标记点为天线水平投影位置沿车辆行驶相反方向20米处的触发点、15米处的存在点A、10米处的存在点B，5米处的存在点C，0米处的判决点。

更进一步，步骤S4具体还包括以下步骤：

步骤S41，当车辆进入ETC车道(15)的触发点(6)，交易天线通过微波车辆检测模块得知有车辆驶入车道的消息，交易天线通过DSRC国标ETC微波模块发射5.8G唤醒信号到触发点的区域，等待车辆上的车载电子标签OBU应答，当车辆继续行驶到判决点(2)时，还没有读取到电子标签信息，则交易天线向车道控制器(11)发送车辆上没有安装电子标签OBU的信息，在前费显(12)上提示车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程；

步骤S42，当交易天线(14)读取到电子标签OBU信息和车辆类型的信息后，通过车道控制器(12)传输给收费亭里的计费计算机(15)进行校验电子标签合法性和判断车辆类型，判断合法则回应继续交易指令给交易天线(14)，车辆继续向前驶入车道，交易天线与OBU继续ETC交易流程。车辆离开触发点(6)区域驶入存在点A(5)区域，微波车辆检测模块实时获得车辆位置变化消息，交易天线以此为据改变5.8G的通讯区域到车辆所处区域，车辆继续向前行驶，OBU与交易天线完成ETC交易流程，交易天线(14)向车道控制器发送完成交易指令，车道控制器发送抬杆指令给后置栏杆(8)放行车辆；

步骤S43，ETC交易过程中如发生错误，交易天线(14)发送错误信息给车道控制器，前费显(12)上提示交易失败让车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程；

步骤S44，每次完成一次ETC/人工处理收费流程，车道控制器(11)和计费计算机(16)把相关数据上传到收费结算后台进行数据保存待日后的清分结算和稽查使用。

本申请相较于现有技术具有诸多有益效果：

(1)ETC车道建设成本和周期缩短：

采用地感线圈或红外线光栅检测技术的车道，车道基建设计复杂，前期需要对设备进行长时间的安装、调试，而后期就需要进行繁琐的维护工作。采用本设计产品的车道，不需要设计、安装地感线圈和红外光栅检测设备，设计和建设周期缩短，节约成本。

(2)ETC车道系统集成度和稳定性提高：

采用的地感线圈或红外光栅检测技术的车道，安装过程对基建质量要求高，温度和路面质量对产品可靠性和寿命影响很大、修理或安装需中断交通、影响路面寿命、地感线圈易被重型车辆、路面修理等损坏，而红外光栅检测器易受灰尘、冰雾等天气因素或人员误入等因素都会影响系统的正常工作。采用本设计产品的车道，免去了地感线圈或红外光栅检测器以及它们的附属设备，ETC系统外设减少，集成度和稳定性提高。

(3)ETC车道后期维护时间和成本降低：

采用的地感线圈或红外线检测技术的车道，维护时需要完全关闭车道,更换设备时要破坏车道路面，维修成本和时间周期长。采用本设计产品的车道，维护时，不需要破坏车道路面，产品一体化、小型化，更换维修方便，封道时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是交易天线机械结构图

图2是交易天线电路框图

图3是车辆检测功能模块的硬件结构图

图4是交易天线车道安装俯视图

图5是交易方法流程图

图6是天线电气连接图

图中标号说明书如下：

图1中，101—第一微波发射板；102—第二微波接收板；103-车辆检测功能模块；104—微波定位模块；105—支架；106—电源模块；107—RSU主控板。

图4中：1—落杆线圈车辆检测器；2—判决区域；3—存在点C区域；4—存在点B区域；5—存在点A区域；6—触发区域；7—车牌识别器；8—后栏杆；9—后显示屏；10—收费亭；11—车道控制器；12—前显示屏；13—专用L型杆；14—交易天线；15—车道；16—计费计算机。

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。

实施例一

参见图1-3，本申请给出了一种带车辆检测功能的交易天线，其包括电源模块，其特征在于，包括第一微波发射板、第二微波发射板、车辆检测功能模块、微波定位模块、支架和RSU主控板。

更进一步，所述车辆检测功能模块包括天线射频前端、控制模块、中频信号放大过滤模块、多路信号采集单元、系统电源模块和信号处理器模块。

更进一步的，信号处理器模块与RSU主控板双向连接，信号处理器模块经控制模块连接天线射频前端，天线前端经中频信号放大过滤模块和多路信号采集单元与信号处理器模块相连接。

更进一步，第一微波发射板和第二微波发射板所发射微波为5.8GHZ微波，第微波定位模块所使用的微波为5.8GHZ微波，车辆检测功能模块所采用的微波为24GHZ微波。

更进一步的，所述RSU主控电路发送第一控制驱动信号至信号处理模块，信号处理模块经处理后，发送第二控制驱动信号至控制模块，控制模块响应第二控制驱动信号，发送相应的控制信号至天线射频前端，天线射频前端根据控制信号发射雷达信号至车辆端，天线射频前端接收经车辆端反射回的雷达信号，将反射回的雷达信号与本地信号进行混频后得到中频信号，中频信号经中频信号放大过滤模块放大过滤后转换为目标信号，将目标信号经多路信号采集单元进行转换为数字信号传输给信号处理模块进行处理和分析，信号处理模块计算出距离、速度角度和能量反射值信息。

交易天线技术性能和特点符合GB/T 20851电子收费专用短程通信国家标准；具有RS232和以太网通讯接口，可采用联机工作方式；具有良好的内置防雷击电路设计和浪涌电流吸收装置；支持IAP在线编程，适合各种应用编程的需要。可以根据用户要求的信息编码规则、ICC-PSAM交易流程和OBE～RSE交易流程规范，调整RSU应用程序；天线工作频率可选，相临两条电子不停车收费车道，其天线工作频率可交叉配置，可降低相临频谱干扰；对OBU定位的精度为±0.5米；对车辆定位精度为±1.0米；高性能CPU通讯控制主板；支持4个符合ISO/IEC 7816标准的PSAM模块；微波通讯区域可软件调节；发射功率、接收灵敏度均可设置；高可靠性，免维护寿命大于70,000小时。

同时，交易天线具备机械特性、电器应用特性、微波链路特性和环境特性

可分别参照下面表1-4：

表1机械特性

表2电器应用特性

表3微波链路特性

表4环境特性

参数	规格
		工作温度	-35℃～+70℃
存储温度	-40℃～+85℃
		相对湿度	10％～95％
静电	8Kv
		振动	满足GB/T 2434.13
冲击	满足GB/T 2434.6试验Eb和导则
		盐雾	满足GB/T 2434.18
雷击	4kV 10/200μS

实施例二

参见图4，本申请给出一种带车辆检测功能的交易天线系统，包括如权利要求1-3任一项所述的带车辆检测功能的交易天线，其特征在于，交易天线系统还包括专用L型杆(13)、前显示屏(12)、车道控制器(11)、收费亭(10)、后显示屏(9)、后栏杆(8)、车牌识别器(7)、虚拟的判决区域(2)、存在点C区域(3)、存在点B区域(4)、存在点A区域(5)和触发区域(6)。

更进一步的，专用L型杆(13)、前显示屏(12)、车道控制器(11)、收费亭(10)、后显示屏(9)、后栏杆(8)和车牌识别器(7)沿车辆行驶方向依次设置在车道(15)左侧，交易天线(14)吊装在专用L型杆(13)上，虚拟的判决区域(2)、存在点C区域(3)、存在点B区域(4)、存在点A区域(5)和触发区域(6)依次设置在位于专用L型杆(13)下方的车道(15)上。

更进一步的，天线水平投影位置沿车辆行驶相反方向20米处为触发区域(6)，15米处为存在点A区域(5)，10米处为存在点B区域(4)，5米处为存在点C区域(3)，0米处为判决区域(2)。

实施例三

参见图5，本申请给出了一种应用于带车辆检测功能的交易天线的交易方法，该交易方法包括以下步骤：

步骤S1，对交易天线设备上电后，进行上电自检，如检测异常则返回重新进行上电自检，如上电自检正常，则进行步骤S2；

步骤S2，根据应用场景对交易天线的工作模块进行选择，当工作模式选择为测试标定模式时，进入步骤S3，当工作模式选择为版主工作模式时，进入步骤S4；

步骤S3，设备上电后，使用调试软件进行参数标定，标定参数包括背景环境噪音和距离参数，使用一个车辆在ETC车道内选取五个标记点对微波车辆检测器进行距离参数校准，用于起到虚拟地感线圈的作用；

使用小车以单车方式，以多组不高于ETC车道要求的合理车速匀速的多次从车道通过，完成交易天线对车道宽度和车辆速度检测校准；

使用2～3台小车和大车组成的混编队列方式，以ETC车道要求的合理车速多次从车道通过，完成交易天线对ETC车道的车辆队列自动识别和处理功能；

步骤S4,设备正常使用时，根据步骤S3中测试标准好的各项参数，实时对车道状态进行检测和判断。

更进一步，步骤S3中所选择的五个标记点为天线水平投影位置沿车辆行驶相反方向20米处的触发点、15米处的存在点A、10米处的存在点B，5米处的存在点C，0米处的判决点。

更进一步，步骤S4具体还包括以下步骤：

步骤S41，当车辆进入ETC车道(15)的触发点(6)，交易天线通过微波车辆检测模块得知有车辆驶入车道的消息，交易天线通过DSRC国标ETC微波模块发射5.8G唤醒信号到触发点的区域，等待车辆上的车载电子标签OBU应答，当车辆继续行驶到判决点(2)时，还没有读取到电子标签信息，则交易天线向车道控制器(11)发送车辆上没有安装电子标签OBU的信息，在前费显(12)上提示车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程；

步骤S42，当交易天线(14)读取到电子标签OBU信息和车辆类型的信息后，通过车道控制器(12)传输给收费亭里的计费计算机(15)进行校验电子标签合法性和判断车辆类型，判断合法则回应继续交易指令给交易天线(14)，车辆继续向前驶入车道，交易天线与OBU继续ETC交易流程。车辆离开触发点(6)区域驶入存在点A(5)区域，微波车辆检测模块实时获得车辆位置变化消息，交易天线以此为据改变5.8G的通讯区域到车辆所处区域，车辆继续向前行驶，OBU与交易天线完成ETC交易流程，交易天线(14)向车道控制器发送完成交易指令，车道控制器发送抬杆指令给后置栏杆(8)放行车辆；

步骤S43，ETC交易过程中如发生错误，交易天线(14)发送错误信息给车道控制器，前费显(12)上提示交易失败让车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程；

步骤S44，每次完成一次ETC/人工处理收费流程，车道控制器(11)和计费计算机(16)把相关数据上传到收费结算后台进行数据保存待日后的清分结算和稽查使用。

实施例四

参见图6，交易天线通过16芯专用电缆与天线适配器连接进行数据通信，天线适配器通过天线通讯网络与计费计算机相连接，天线适配器通过电源适配器与220V交流电连接。

如上所述，可较好的实现本发明。对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的电液伺服轴承并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带车辆检测功能的交易天线，其包括电源模块，其特征在于，包括第一微波发射板、第二微波发射板、车辆检测功能模块、微波定位模块、支架和RSU主控板。

2.根据权利要求1所述的车辆检测功能的交易天线，其特征在于，所述车辆检测功能模块包括天线射频前端、控制模块、中频信号放大过滤模块、多路信号采集单元、系统电源模块和信号处理器模块。

3.根据权利要求1或2所述的车辆检测功能的交易天线，其特征在于，信号处理器模块与RSU主控板双向连接，信号处理器模块经控制模块连接天线射频前端，天线前端经中频信号放大过滤模块和多路信号采集单元与信号处理器模块相连接。

4.权利要求4请求保护一种应用于如权利要求1-3任一项所述的带车辆检测功能的交易天线的交易方法，其特征在于，该交易方法包括以下步骤：

步骤S1，对交易天线设备上电后，进行上电自检，如检测异常则返回重新进行上电自检，如上电自检正常，则进行步骤S2；

步骤S2，根据应用场景对交易天线的工作模块进行选择，当工作模式选择为测试标定模式时，进入步骤S3，当工作模式选择为版主工作模式时，进入步骤S4；

步骤S3，设备上电后，使用调试软件进行参数标定，标定参数包括背景环境噪音和距离参数，使用一个车辆在ETC车道内选取五个标记点对微波车辆检测器进行距离参数校准，用于起到虚拟地感线圈的作用；

使用小车以单车方式，以多组不高于ETC车道要求的合理车速匀速的多次从车道通过，完成交易天线对车道宽度和车辆速度检测校准；

使用2台或3台小车和大车组成的混编队列方式，以ETC车道要求的合理车速多次从车道通过，完成交易天线对ETC车道的车辆队列自动识别和处理功能；

步骤S4,设备正常使用时，根据步骤S3中测试标准好的各项参数，实时对车道状态进行检测和判断。

5.根据权利要求4所述的交易方法，其特征在于，所述步骤S3中所选择的五个标记点为天线水平投影位置沿车辆行驶相反方向20米处的触发点、15米处的存在点A、10米处的存在点B，5米处的存在点C，0米处的判决点。

6.根据权利要求4所述的交易方法，其特征在于，所述步骤S4具体还包括以下步骤：

步骤S41，当车辆进入ETC车道(15)的触发点(6)，交易天线通过微波车辆检测模块得知有车辆驶入车道的消息，交易天线通过DSRC国标ETC微波模块发射5.8G唤醒信号到触发点的区域，等待车辆上的车载电子标签OBU应答，当车辆继续行驶到判决点(2)时，还没有读取到电子标签信息，则交易天线向车道控制器(11)发送车辆上没有安装电子标签OBU的信息，在前费显(12)上提示车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程；

步骤S42，当交易天线(14)读取到电子标签OBU信息和车辆类型的信息后，通过车道控制器(12)传输给收费亭里的计费计算机(15)进行校验电子标签合法性和判断车辆类型，判断合法则回应继续交易指令给交易天线(14)，车辆继续向前驶入车道，交易天线与OBU继续ETC交易流程。车辆离开触发点(6)区域驶入存在点A(5)区域，微波车辆检测模块实时获得车辆位置变化消息，交易天线以此为据改变5.8G的通讯区域到车辆所处区域，车辆继续向前行驶，OBU与交易天线完成ETC交易流程，交易天线(14)向车道控制器发送完成交易指令，车道控制器发送抬杆指令给后置栏杆(8)放行车辆；

步骤S43，ETC交易过程中如发生错误，交易天线(14)发送错误信息给车道控制器，前费显(12)上提示交易失败让车辆继续驶向收费亭进行人工处理收费流程。

步骤S44，每次完成一次ETC/人工处理收费流程，车道控制器(11)和计费计算机(16)把相关数据上传到收费结算后台进行数据保存待日后的清分结算和稽查使用。