CN111817801A - Rsu信号强度检测装置及调整rsu微波读写天线位置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RSU信号强度检测装置及调整RSU微波读写天线位置的方法，所述装置包括壳体，所述壳体内设置有引向天线，所述引向天线在需要辐射方向加入引向器，不需要辐射方向加入反射器，从而得到较强的方向性。所述射频接收天线的信号输出端经射频增益电路与MCU控制芯片的信号输入端连接；激光探头通过调制检测电路与所述MCU控制芯片双向连接，用于在所述MCU控制芯片的控制下发送和接收激光测距信号，并将激光测距信号发送给MCU控制芯片进行处理得出所述装置与RSU微波读写天线的距离信息。本申请所述装置集测量和显示为一体的低功耗手持终端设备，不仅携带方便，操作简单，而且适用于全天候的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及高速公路收费控制系统，尤其涉及一种RSU信号强度检测装置及调整RSU微波读写天线位置的方法。
背景技术
在ETC系统的构建中，RSU微波读写天线的安装调试是其重要环节之一，信号强度和覆盖范围直接影响到ETC系统开通后对OBU标识扣费的成功率及用户的体验，因此给安装调试人员带来了极大困难。由于5.8GHz通讯采用无线射频通讯技术，其信号强度检测需要通过专用检测设备，传统检测需通过网络分析仪等设备来测量，这些设备价格昂贵、体积笨重，对测试环境和操作人员技能水平要求较高，不适用于室外操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种携带方便，操作简单，适用于全天候的工作环境的RSU信号强度检测装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种RSU信号强度检测装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有引向天线，所述引向天线用于屏蔽周围干扰辐射信号，使射频接收天线的方向性更强，所述射频接收天线的信号输出端经射频增益电路与MCU控制芯片的信号输入端连接，所述射频接收天线通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，并通过所述射频增益电路对接收到的信号进行放大处理，处理后的射频信号传输给所述MCU控制芯片进行处理；激光探头通过调制检测电路与所述MCU控制芯片双向连接，用于在所述MCU控制芯片的控制下发送和接收激光测距信号，并将激光测距信号发送给MCU控制芯片进行处理得出所述装置与RSU微波读写天线的距离信息；人机交互模块与所述MCU控制芯片双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据；电源模块与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
进一步的技术方案在于：所述射频接收天线位于金属屏蔽罩内，通过所述金属屏蔽罩屏蔽无关信号。
进一步的技术方案在于：所述人机交互模块包括LCD显示屏和操作按键，所述LCD显示屏与MCU控制芯片的信号输出端连接，用于显示所述MCU控制芯片输出的数据；操作按键与所述MCU控制芯片的信号输入端连接，用于向所述MCU控制芯片中输入控制命令。
进一步的技术方案在于：所述电源模块包括电池和充放电管理模块，所述电池通过所述充放电管理模块与所述MCU控制芯片的电源输入端连接。
优选的，所述LCD显示屏示采用320*240位LCD显示屏，且具有高亮LED背光灯。
优选的，所述射频接收天线采用5.8GHz微波射频天线。
进一步的技术方案在于：所述调制检测电路包括激光调制电路和光电检测电路，激光光源为红色可见激光，偏置电流为30mA，调制电流幅度为8mA，信号源输出经过低通滤波器后得到的主振调制信号为电压信号，使用宽带跨导运算放大器来得到电流调制信号。
进一步的技术方案在于：所述光电检测电路采用光电检测前置放大电路，有效输出信号峰峰值大于20rnV，响应速度小于20ns。
本发明实施例还公开了一种使用所述的RSU信号强度检测装置调整RSU微波读写天线位置的方法，其特征在于：在所述RSU信号强度检测装置的电池仓中安装1600mAh,3.7V软包锂电池，打开电源开关给所述检测装置供电，按下操作按键，激光探头发射激光光束及测距脉冲信号，施工人员手持所述检测装置从车辆检测位置指向RSU微波读写天线，来确定所述检测装置与RSU微波读写天线的距离并反馈到所述检测装置的LCD显示屏上；金属屏蔽罩内的射频接收天线通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，传递给MCU控制芯片，MCU控制芯片经过对DSRC协议解析和算法分析，将射频信号强度值反馈到LCD显示屏上，施工人员根据距离和信号强度与设定的检测范围进行比对，以此来调整RSU微波读写天线安装位置、辐射角度及发射强度，保证在车辆交易范围内满足信号强度的要求。
进一步的技术方案在于：所述检测装置将RSU微波读写天线射频信号通过模数转换器采样，将 50dB 量化动态范围内功率值以 5bit 精度进行量化，并存储在相应的寄存器中，当检测到 FSF(0x7E)时 ，会自动更新寄存器内的值，以此来实时判定RSU微波读写天线射频信号的强弱。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述装置集测量和显示为一体的低功耗手持终端设备，不仅携带方便，操作简单，而且适用于全天候的工作环境，为现场操作人员安装调试RSU微波读写天线提供了便捷服务，从而降低安装调试费用，缩短施工工期，达到降本增效的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述检测装置的分解结构示意图；
图2是本发明实施例所述检测装置的原理框图；
图3是本发明实施例中算法流程图；
图4是本发明实施例中算法流程图；
其中：1、壳体；2、引向天线；3、射频接收天线；4、金属屏蔽罩；5、激光探头；6、MCU控制芯片；7、LCD显示屏；8、操作按键；9、电源开关；10、电池仓。
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图2所示，本发明实施例公开了一种RSU信号强度检测装置，包括壳体1，所述外壳一般使用塑料材质制作。所述壳体1内设置有引向天线2，所述引向天线在需要辐射方向加入引向器，不需要辐射方向加入反射器，从而得到较强的方向性引向天线，所述射频接收天线3的信号输出端经射频增益电路与MCU控制芯片6的信号输入端连接。所述射频接收天线3通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，并通过所述射频增益电路对接收到的信号进行放大处理，处理后的射频信号传输给所述MCU控制芯片6进行处理，所述射频接收天线3位于金属屏蔽罩4内，通过所述金属屏蔽罩4屏蔽无关信号，用以提高信号检测的精度。
激光探头通过调制检测电路与所述MCU控制芯片6双向连接，用于在所述MCU控制芯片6的控制下发送和接收激光测距信号，并将激光测距信号发送给MCU控制芯片6进行处理得出所述装置与RSU微波读写天线的距离信息；人机交互模块与所述MCU控制芯片双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据；电源模块与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
进一步的，如图2所示，所述人机交互模块可以包括LCD显示屏7和操作按键8（所述操作按键8可以包括多种按键），所述LCD显示屏7与MCU控制芯片6的信号输出端连接，用于显示所述MCU控制芯片6输出的数据；操作按键8与所述MCU控制芯片6的信号输入端连接，用于向所述MCU控制芯片6中输入控制命令，需要说明的是，所述人机交互模块还可以使用触摸屏，通过触摸屏实现信息的输入与输出功能。
进一步的，如图2所示，所述电源模块包括电池和充放电管理模块，所述电池通过所述充放电管理模块与所述MCU控制芯片的电源输入端连接，需要说明的是，所述充放电管理模块为现有技术，在此不做赘述。
优选的，图形显示采用320*240位LCD显示屏和高亮LED背光灯。LCD显示屏可显示RSU编号、电池电量、信号强度、检测距离等信息，高亮LED背光灯可满足夜间测量的需要。射频接收天线采用专用5.8G微波射频芯片，集成度和稳定性高，外围电路简洁，可实现零唤醒功能。
所述定位装置采用激光准直技术和激光测距技术，所述激光准直技术是利用激光指向性强，不宜发散的特性，来定位RSU微波读写天线的辐射角度及检测设备的指向性。所述激光测距技术是通过发送特定频率的脉冲激光编码信息，经过真空度传感器接收特定脉冲信号，并通过算法进行解码来测量相对距离，进而确定场强范围。所述DSRC短程通信符合GB/T20851.1~GB/T20851.3的相关规定。
进一步的，定位装置采用激光测距电路，包括调制电路和光电检测电路。激光调制电路：激光光源为常见的红色可见激光；偏置电流为30mA；调制电流幅度约为8mA。信号源输出经过低通滤波器后得到的主振调制信号为电压信号，然而LD的调制特性需要的是电流信号，故使用宽带跨导运算放大器来得到电流调制信号。光电检测电路：采用光电检测前置放大电路，有效输出信号峰峰值大于20rnV；响应速度小于20ns。
本发明实施例还公开了一种使用所述的RSU信号强度检测装置调整RSU微波读写天线位置的方法，在所述RSU信号强度检测装置的电池仓10中安装1600mAh,3.7V软包锂电池，打开电源开关9给所述检测装置供电，按下操作按键8，激光探头5发射激光光束及测距脉冲信号，施工人员手持所述检测装置从车辆检测位置指向RSU微波读写天线，来确定所述检测装置与RSU微波读写天线的距离并反馈到所述检测装置的LCD显示屏7上；金属屏蔽罩4内的射频接收天线3通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，传递给MCU控制芯片，MCU控制芯片经过对DSRC协议解析和算法分析，将射频信号强度值反馈到LCD显示屏7上，施工人员根据距离和信号强度与设定的检测范围进行比对，以此来调整RSU微波读写天线安装位置、辐射角度及发射强度，保证在车辆交易范围内满足信号强度的要求。
进一步的，所述检测装置将RSU微波读写天线射频信号通过模数转换器采样，将50dB 量化动态范围内功率值以 5bit 精度进行量化，并存储在相应的寄存器中，当检测到FSF(0x7E)时 ，会自动更新寄存器内的值，以此来实时判定RSU微波读写天线射频信号的强弱。
为了说明本发明所述的算法分析模块，下面通过流程图3和4来进行说明。图3是算法分析的主流程，图4是类冒泡排序算法的实现过程。本算法分析模块的作用是：将新产生的数据存储到全局数组中，然后将全局数组中最大的三个元素显示到显示屏上，并且上一次显示的元素如果在本次显示中存在，那么显示位置需要保持不变。通过上述算法和移动本手持设备，进而可以将空间上的天线分布与显示屏上的显示内容对应上。
本申请所述装置集测量和显示为一体的低功耗手持终端设备，不仅携带方便，操作简单，而且适用于全天候的工作环境，为现场操作人员安装调试RSU微波读写天线提供了便捷服务，从而降低安装调试费用，缩短施工工期，达到降本增效的目的。
Claims (10)
1.一种RSU信号强度检测装置，包括壳体（1），其特征在于，所述壳体（1）内设置有引向天线（2），所述引向天线（2）用于屏蔽周围干扰辐射信号，使射频接收天线（3）的方向性更强，所述射频接收天线（3）的信号输出端经射频增益电路与MCU控制芯片（6）的信号输入端连接，所述射频接收天线（3）通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，并通过所述射频增益电路对接收到的信号进行放大处理，处理后的射频信号传输给所述MCU控制芯片（6）进行处理；激光探头通过调制检测电路与所述MCU控制芯片（6）双向连接，用于在所述MCU控制芯片（6）的控制下发送和接收激光测距信号，并将激光测距信号发送给MCU控制芯片（6）进行处理得出所述装置与RSU微波读写天线的距离信息；人机交互模块与所述MCU控制芯片双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据；电源模块与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
2.如权利要求1所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述射频接收天线（3）位于金属屏蔽罩（4）内，通过所述金属屏蔽罩（4）屏蔽无关信号。
3.如权利要求1所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述人机交互模块包括LCD显示屏（7）和操作按键（8），所述LCD显示屏（7）与MCU控制芯片（6）的信号输出端连接，用于显示所述MCU控制芯片（6）输出的数据；操作按键（8）与所述MCU控制芯片（6）的信号输入端连接，用于向所述MCU控制芯片（6）中输入控制命令。
4.如权利要求1所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述电源模块包括电池和充放电管理模块，所述电池通过所述充放电管理模块与所述MCU控制芯片的电源输入端连接。
5.如权利要求3所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述LCD显示屏（7）采用320*240位LCD显示屏，且具有高亮LED背光灯。
6.如权利要求1所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述射频接收天线（3）采用5.8GHz微波射频天线。
7.如权利要求1所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述调制检测电路包括激光调制电路和光电检测电路，激光光源为红色可见激光，偏置电流为30mA，调制电流幅度为8mA，信号源输出经过低通滤波器后得到的主振调制信号为电压信号，使用宽带跨导运算放大器来得到电流调制信号。
8.如权利要求7所述的RSU信号强度检测装置，其特征在于：所述光电检测电路采用光电检测前置放大电路，有效输出信号峰峰值大于20rnV，响应速度小于20ns。
9.一种使用权利要求1-8中任意一项所述的RSU信号强度检测装置调整RSU微波读写天线位置的方法，其特征在于：在所述RSU信号强度检测装置的电池仓（10）中安装1600mAh,3.7V软包锂电池，打开电源开关（9）给所述检测装置供电，按下操作按键（8），激光探头（5）发射激光光束及测距脉冲信号，施工人员手持所述检测装置从车辆检测位置指向RSU微波读写天线，来确定所述检测装置与RSU微波读写天线的距离并反馈到所述检测装置的LCD显示屏（7）上；金属屏蔽罩（4）内的射频接收天线（3）通过引向天线定向采集RSU微波读写天线的射频信号，传递给MCU控制芯片，MCU控制芯片经过对DSRC协议解析和算法分析，将射频信号强度值反馈到LCD显示屏（7）上，施工人员根据距离和信号强度与设定的检测范围进行比对，以此来调整RSU微波读写天线安装位置、辐射角度及发射强度，保证在车辆交易范围内满足信号强度的要求。
10.如权利要求9所述的调整RSU微波读写天线位置的方法，其特征在于：所述检测装置将RSU微波读写天线射频信号通过模数转换器采样，将 50dB 量化动态范围内功率值以5bit 精度进行量化，并存储在相应的寄存器中，当检测到 FSF(0x7E)时 ，会自动更新寄存器内的值，以此来实时判定RSU微波读写天线射频信号的强弱。
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Address after: 050000 Floor 19, Aviation Building, No. 9, Shiqing Road, Xinhua District, Shijiazhuang City, Hebei Province Patentee after: Hebei Jiaotou Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 050051 No.52, Xinshi North Road, Qiaoxi District, Shijiazhuang City, Hebei Province Patentee before: HEBEI INTELLIGENT TRANSPORTATION TECHNOLOGYY CO.,LTD. OF HEBTIG |
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