CN110827425A - 一种obu的智能检卡读卡的方法和装置 - Google Patents

一种obu的智能检卡读卡的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种OBU的智能检卡读卡的方法和装置，其方法包括：未插卡设定RSSI唤醒阈值；从初始信号中提取并实时量化RSSI，检测RSSI量化值，将当前RSSI值与唤醒阈值进行比较，当RSSI值低于唤醒阈值时，发出中断信号；MCU被唤醒，并开始卡操作及其他操作。使用本方法和装置，避免了插入用户IC卡时机械开关老化失效的风险，节约了机械拨动开关的成本，提高了OBU的使用寿命。

Description

一种OBU的智能检卡读卡的方法和装置
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种OBU的智能检卡读卡的方法和装置。
背景技术
ETC是电子不停车收费系统的简称，其主要功能是通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签OBU与在收费站ETC车道上的路侧单元RSU天线之间通过专用短程通讯DSRC，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能缴纳路桥费的目的。
目前的ETC用户卡分为两种，一种是记账卡，另一种是储值卡。卡片插入OBU使用时，OBU会显示卡片类型，如果是储值卡还会显示余额等信息。很多省份都要求OBU具备蓝牙功能，而打开蓝牙的常用方式是连续插两次ETC用户卡。
现有技术中，实现上述功能的方式是采用小型机械拨动开关。ETC用户卡插入卡片时，机械拨动开关闭合，拔出卡片时，机械拨动开关断开，以拨动开关的闭合与断开来捕捉卡片插入、拨出信号。
但是，采用小型机械拨动开关，必须有结构件设计配合，结构件设计使插入的卡片恰好能将开关闭合，且不影响读卡效果。另外，OBU使用时间越久，机械拨动开关有老化失效的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种OBU的智能检卡读卡的方法和装置，用于解决背景技术中OBU长时间使用，机械拨动开关老化失效的问题。
本发明提供了非接触读卡模块100和OBU控制器150。
非接触读卡模块100包括内部振荡器1102、低功耗定时器120、检测模块140、中断模块160和校准模块180；
内部振荡器1102生成一定频率的振荡信号，通过线圈L1，在用户IC卡插卡器附近产生电磁场；
低功耗定时器120控制内部振荡器1102的开启与停止，用于控制开启电磁场的时间间隔和时长；
校准模块180用于设置低功耗定时器120的定时时间和时长、RSSI唤醒阈值；
检测模块140检测用户IC卡插卡器附近的电磁场强度，并根据电磁场RSSI量化值与预设的RSSI唤醒阈值进行比较，
中断模块160根据检测模块140的比较结果，在电磁场RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，发出中断信号，唤醒OBU控制器150。
进一步地，内部振荡器1102、检测模块140为与用户IC卡通讯，进行读卡、写卡操作的模块。
进一步地，检测模块140包括RSSI模拟模块及对模拟输出进行数字化转换的模数转换器ADC160，并实时量化RSSI。
相对应地，本发明还提供了一种OBU的智能检卡读卡的方法，包括：
第一步骤S1，启动内部振荡器1102在卡片的插卡位置产生电磁场；
第二步骤S2，判定CHIP_EN值，CHIP_EN值为“1”时，进入第三步骤S3，CHIP_EN值为“0”时，进入第五步骤S5，CHIP_EN值为“0”时OBU控制器150处于唤醒模式，能够进行读卡操作和控制整个OBU工作流程时，CHIP_EN值为“1”时，OBU控制器150处于休眠状态；
第三步骤S3，检测模块140实时检测插卡器附近的电磁场，得到接收的信号强度RSSI量化值；
第四步骤S4,将RSSI量化值与唤醒阈值对比，当RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，发出中断信号，唤醒OBU控制器150，将CHIP_EN值设置为“0”，返回第二步骤S2；
第五步骤S5，OBU控制器150进行卡操作及OBU流程控制。
本发明中，通过软件的方式捕获用户卡插入OBU过程中，用于读卡的电磁场RSSI产生变化，从而判定是否有卡片插入、拨出OBU，实现自动检卡读卡。结构件设计无需考虑机械拨动开关的配合，省去了机械拨动开关，降低了因OBU使用年限太久而导致机械拨动开关失效的风险。
附图说明
图1为OBU的智能检卡读卡流程示意图；
图2为OBU的智能检卡读卡装置的结构示意图；
图3为自动检卡功能的具体例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。
图1为OBU的智能检卡读卡流程，图2为OBU的智能检卡读卡装置的结构示意图。
如图2所示，OBU的智能检卡读卡装置由非接触读卡模块100、外部振荡器1101和MCU150以及未图示的周边部件构成。MCU150以及未图示的周边部件构成OBU控制器。
非接触读卡模块100包括内部振荡器1102、低功耗定时器120、检测模块140、中断模块160和校准模块180。
外部振荡器1101用于为非接触读卡模块100提供时钟，保证其能够正常工作。
内部振荡器1102基于外部振荡器1101产生的时钟信号，生成一定频率的振荡信号。在本实施方式中，振荡信号的频率为13.56MHz。内部振荡器1102与线圈L1连接，用于与插入插卡器中的用户IC卡进行通讯，进行读卡和写卡。即，与内部振荡器1102连接的天线L1产生的电磁场范围为读卡范围，插卡器位于读卡范围中，用户IC卡插入插卡器中即可与非接触读卡模块100通讯，进行读卡或写卡操作。非接触读卡模块100中与用户IC卡通讯，进行读卡和写卡的部分为现有技术，在此省略其详细说明。
低功耗定时器120控制内部振荡器1102的开启与停止，用于精确控制开启电磁场的时间间隔和时长。
校准模块180用于自动检卡功能校准。如，设置低功耗定时器120的定时时间、RSSI唤醒阈值(检卡阈值)、CHIP_EN值，关于RSSI唤醒阈值、CHIP_EN值以下进行说明。
检测模块140与线圈L2连接，通过检测内部振荡器1102振荡产生的电磁波的强度，检测电磁场的强度。当用户IC卡插入OBU时，非接触读卡模块100发出的电磁场由空载变为有载，电磁场的谐振点被拉偏，电磁场强度减弱。通过检测电磁场的强度即可检测用户IC卡是否插卡器中，本实施方式中，在与用户IC卡通讯时，检测模块140与线圈L2接受用户IC卡发射的回波信号，检测插卡时，检测模块140与线圈L2接受内部振荡器1102和天线L1产生的电磁波，根据电磁波的强度变化检测用户IC卡是否插卡器中。
检测模块140采集并量化电磁场RSSI量化值；并将RSSI量化值与预设的RSSI唤醒阈值进行比较。中断模块160根据检测模块140的比较结果，在电磁场RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值(插卡阈值)时，发出中断信号，唤醒MCU150，由MCU150控制卡操作及OBU交易流程。
如图1所示，车载电子标签OBU的智能检卡读卡的方法，包括以下步骤：
车载电子标签OBU初次上电时，MCU150处于唤醒模式，CHIP_EN值为“1”，外部振荡器1101处于开启状态。
步骤Step1，在卡片的插卡位置附近产生电磁场。
内部振荡器1102基于外部振荡器1101产生的时钟信号，通过线圈L1，生成频率为13.56MHz的振荡信号，在用户IC卡插卡器附近产生一定频率的电磁场。
步骤Step2，低功耗自动检卡功能校准。
电磁场开启后，非接触读卡模块100中的校准模块180进行低功耗自动检卡功能的校准：检测模块140检测第一次上电过程中未插入卡片时的电磁场强度，并基于此值设置为RSSI唤醒阈值；此时参数CHIP_EN为“1”，CHIP_EN为“0”表示非接触读卡模块100处于完全上电状态，此时OBU可以进行读卡、写卡以及各种OBU的功能，CHIP_EN为“1”表示非接触读卡模块100处于半上电状态，此时MCU150处于休眠状态，非接触读卡模块100处于自动检卡工作状态；配置低功耗定时器120每300ms开启一次和开启时长，开启时长根据检测用户IC卡是否插入需要的时间设置，保证能够正确检测用户IC卡是否插入插卡器中。
步骤Step3，非接触读卡模块100进入自动检卡功能，MCU150处于休眠状态。在自动检卡功能下，由低功耗定时器120定时启动内部振荡器1102，检测模块140、中断模块170，内部振荡器1102通过线圈L1产生电磁场。
步骤Step4，检测模块140通过接受的电磁波实时检测电磁场的强度，得到接收的信号强度RSSI量化值。
RSSI是指接收的信号强度指示。
本实施方式中检测模块140采用8bits精度SAR型ADC160(逐次逼近模数转换器)，在低功耗和高精准度的情况下，将模拟信号转化为数值信号，并实时量化RSSI为具体数值。
步骤Step5，检测模块140将RSSI量化值与预设的RSSI唤醒阈值进行对比，当RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，表示用户IC卡已插入插卡器，中断模块170发出中断信号，唤醒MCU150。由MCU150控制卡操作及OBU交易流程，例如，与路边架设路侧单元(RSU-RoadSide Unit)之间相互通讯，进行车辆识别和通行费计算等，参数CHIP_EN值置为“0”。
图3示出了自动检卡功能的具体例。
步骤S1，OBU的智能检卡读卡装置上电，100启动。
步骤S2，检测模块140读取并判断参数CHIP_EN的值。
如果参数CHIP_EN值为“1”，进入步骤S21，非接触读卡模块100进入低功耗检卡模式(此时，MCU150处于休眠状态)，低功耗定时器120每300ms启动内部振荡器1102，产生一定时长的电磁场，并进入步骤S3。
步聚S3，检测模块140实时检测电磁场，得到RSSI量化值，并将RSSI量化值与预设的RSSI唤醒阈值对比。
当RSSI量化值高于或等于RSSI唤醒阈值时，说明无卡片插入，非接触读卡模块100保持在低功耗检卡模式，并返回至步骤S21，再次检测RSSI量化值，并与设定唤醒阈值进行对比。
当RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，表示用户IC卡已插入，进入步骤S4，中断模块170发出中断信号，低功耗定时器120停止工作，内部振荡器1102不再振荡产生磁场，并唤醒MCU150。将CHIP_EN值置为“0”后，返回步骤S2。
步骤S2中，检测模块140读取并判断参数CHIP_EN的值，由于参数CHIP_EN值为“0”，进入步骤S5，此时，MCU150处于唤醒模式，由MCU150控制整个卡操作及OBU交易流程。
由以上实施例可知，本发明提供的OBU的智能检卡读卡的方法和装置，通过插卡前后的电磁信号变化和软件操作方式实现捕获卡片插入、拔出信号，自动检卡读卡，结构件设计无需考虑机械拨动开关的配合，省去了机械拨动开关，降低了因OBU使用年限太久而导致机械拨动开关失效的风险，提高了OBU的使用寿命。
并且，可以利用现有非接触读卡模块，不用增加硬件即可实现检卡功能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种OBU的智能检卡读卡的装置，其特征在于，包括：非接触读卡模块(100)和OBU控制器(150)；
所述非接触读卡模块(100)包括内部振荡器(1102)、低功耗定时器(120)、检测模块(140)、中断模块(160)和校准模块(180)；
所述内部振荡器(1102)生成一定频率的振荡信号，通过线圈(L1)，在用户IC卡插卡器附近产生电磁场；
所述低功耗定时器(120)控制内部振荡器(1102)的开启与停止，用于控制开启电磁场的时间间隔和时长；
所述校准模块(180)用于设置低功耗定时器120的定时时间和时长、RSSI唤醒阈值；
所述检测模块(140)检测用户IC卡插卡器附近的电磁场强度，并根据电磁场RSSI量化值与预设的RSSI唤醒阈值进行比较，
中断模块(160)根据所述检测模块(140)的比较结果，在电磁场RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，发出中断信号，唤醒所述OBU控制器(150)。
2.根据权利要求1所述种OBU的智能检卡读卡的装置，其特征在于，所述内部振荡器(1102)、检测模块(140)为与用户IC卡通讯，进行读卡、写卡操作的模块。
3.根据权利要求1所述种OBU的智能检卡读卡的装置，其特征在于，所述检测模块(140)包括RSSI模拟模块及对模拟输出进行数字化转换的模数转换器ADC(160)，并实时量化RSSI。
4.一种OBU的智能检卡读卡的方法，其特征在于，包括：
第一步骤(S1)，启动内部振荡器(1102)在卡片的插卡位置产生电磁场；
第二步骤(S2)，判定CHIP_EN值，CHIP_EN值为“1”时，进入第三步骤(S3)，CHIP_EN值为“0”时，进入第五步骤(S5)，CHIP_EN值为“0”时OBU控制器(150)处于唤醒模式，能够进行读卡操作和控制整个OBU工作流程时，CHIP_EN值为“1”时，OBU控制器(150)处于休眠状态；
第三步骤(S3)，检测模块(140)实时检测插卡器附近的电磁场，得到接收的信号强度RSSI量化值；
第四步骤(S4),将RSSI量化值与唤醒阈值对比，当RSSI量化值低于RSSI唤醒阈值时，发出中断信号，唤醒OBU控制器(150)，将CHIP_EN值设置为“0”，返回第二步骤(S2)；
第五步骤(S5)，OBU控制器(150)进行卡操作及OBU流程控制。
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