CN112184934B - 一种对etc的fm0编码数据进行解码的方法及系统 - Google Patents

一种对etc的fm0编码数据进行解码的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统，以N倍基带速率对基带IO取样，得到离散数字二值基带信号base；产生512KHz的基带同步时钟Sync_CLK，并根据所述二值数字基带信号base实时校准所述基带同步时钟Sync_CLK的上升沿；对所述基带同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元为最大可能性FM0码元，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统能够很好地解决了在信号占空比不好、低信噪比或有干扰状态的情况下，造成基带脉冲断裂，导致解码失败的问题，并能够提高了RSU的接收灵敏度和解码兼容性。

Description

一种对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种解码方法及系统，尤其涉及一种对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统。
背景技术
ETC：(Electronic Toll Collection)不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，扣取用户卡上的金额或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而能缴纳路桥费的目的，ETC是先进的电子收费技术，目前主要应用在匝道出入口和主线标识站，均为封闭式高速公路收费场景下的ETC应用模式，随着国家高速公路政策的改革，提供更快的通行速度和更高的通行效率己是迫在眉睫，自由流高速公路收费模式通过建设虚拟主线路侧单元站，从而具有较高的通行效率和优良的通行服务体验。
OBU：(即On board Unit的缩写)，直译就是车载单元的意思，就是采用DSRC(Dedicated Short Range Communication)技术，与RSU进行通讯的微波装置，在ETC系统中，OBU放在车上，路边架设路侧单元(RSU-Road Side Unit)，相互之间通过微波进行通讯，车辆高速通过RSU的时候，OBU和RSU之间用微波通讯。
RSU：是Road Side Unit的英文缩写，直译就是路侧单元的意思，是ETC系统中，安装在路侧，采用DSRC(Dedicated Short Range Communication)技术，与车载单元(OBU，OnBoard Unit)进行通讯，实现车辆身份识别，电子扣费的装置。
FM0编码：全称为双相间隔码编码,工作原理是在一个位窗内采用电平变化来表示逻辑。如果电平仅从位窗的起始处翻转,其它位置不翻转，则表示逻辑“1”，如果电平除了在位窗的起始处翻转,还在位窗中间翻转则表示逻辑“0”。
FM0编码的离散标准值：指用n(n为正偶数)倍速率采样一个码元时间窗内标准FM0编码波形的电平所得到的具有n位的二进制数字信号。
ETC通信的调制方式为ASK，数据编码方式为FM0，随着ETC的应用推广，对RSU接收灵敏度及解码能力的要求越来越高,《GB/T 20851.1-2019电子收费专用短程通信第1部分：物理层》对车道RSU的接收灵敏度要求小于等于-70dBm，而ETC门架RSU则要求RSU的接收灵敏度小于等于-95dBm，这加大了对RSU接收解码能力的要求，特别是弱信号，低信噪比情况下的解码。
现有RSU接收对FM0编码数据的解码方式主要包括以下三种：
a、采用专用的5.8G ETC射频芯片解码，这种方式容易实现，但兼容性差，难以适应信号占空比不好的OBU设备；
b、采用高速MCU对基带信号采样，计算脉冲宽度的方式对FM0解码。这种方式有一定的灵活性，用户能通过软件修改实现解码兼容，但在低信噪比或有干扰状态下，脉冲会出现断裂，导致解码失败；
c、获取FM0编码数据中相邻上升沿或下降沿之间的位窗宽度，对待解码数据进行同步后解码，这种解码方式在低信噪比或有干扰状态下，脉冲会出现断裂，导致解码失败。
上述三种RSU接收对FM0编码数据的解码方式要么兼容性差，要么在低信噪比或有干扰状态下，脉冲会容易出现断裂的情况造成解码失败。
为了解决上述问题，本申请提供一种采用最大可能性匹配法的对ETC的FM0编码数据进行解码的方法。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种对ETC的FM0编码数据进行解码的方法，包括：
第一步，以N倍基带速率对基带IO取样，得到离散数字二值基带信号base；
第二步，产生512KHz的基带同步时钟Sync_CLK，并根据所述二值数字基带信号base实时校准所述基带同步时钟Sync_CLK的上升沿；
第三步，对所述基带同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元为最大可能性FM0码元。
作为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的改进，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的所述N倍基带速率的取值范围大于等于10。
作为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的改进，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的所述第二步具体包括：
产生频率为512KHz的基带同步时钟信号Sync_CLK；
通过计算每个所述二值数字基带信号base相邻两个跳变沿的时间t来寻找FM0的码元“1”；
根据所述寻找到的FM0的码元“1”脉冲的后跳变沿校准基带同步时钟信号Sync_CLK。
作为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统的改进，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统包括基带信号获取模块、同步时钟生成模块、FM0解码模块，所述基带信号获取模块、所述同步时钟生成模块和所述FM0解码模块依次连接。
作为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统的改进，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统的所述基带信号获取模块用于以N倍基带速率对基带IO取样，得到离散数字二值基带信号base；所述同步时钟生成模块用于产生512KHz的基带同步时钟Sync_CLK，并根据base实时校准时钟的上升沿；所述FM0解码模块对所述基带同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元即为最大可能性FM0码元。
作为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统的改进，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的系统的所述N为20。
与现有技术相比较，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统具有以下有益效果：由于采用FM0解码模块，所述FM0解码模块采用最大可能性匹配法进行解码，是对所述同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述4个累加值中的最大值对应的码元即为最大可能性FM0码元，最大可能性FM0码元即为该基带的解码结果，在信号占空比不好、低信噪比或有干扰状态的情况下，基带脉冲占空比差或已出现断裂，在这种情况下普通的解码方法将会出错，但采用本申请的最大可能性匹配法在这种情况下也能正确解码FM0数据，从而能够提高了RSU的接收灵敏度和解码兼容性，所以本申请的解码方法及系统解码不会出错。
附图说明
图1为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的流程图。
图2为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述对ETC的FM0编码进行解码的系统框图。
图3为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述同步时钟生成模块的工作流程图。
图4为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述同步时钟生成模块的生成示意图。
图5为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述FM0数据编码的4种可能性的示意图。
图6为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述最大可能性匹配法的解码示意图。
图7为本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法优选实施例的所述FM0解码模块的解码示意图。
具体实施方式
本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法主要适用于ETC的FM0编码数据进行解码。
参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，下文将详细描述本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法。
参考图1，本实施例中的一种对ETC的FM0编码数据进行解码的方法包括：
第一步，以N倍基带速率对基带IO取样，得到离散数字二值基带信号base；
第二步，产生512KHz的基带同步时钟Sync_CLK，并根据所述二值数字基带信号base实时校准所述基带同步时钟Sync_CLK的上升沿，使解码的码元窗口不会因时钟信号的偏差漂移，提高解码成功率；
第三步，对所述基带同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元为最大可能性FM0码元，所述最大可能性FM0码元为基带的解码结果。
在本实施例中，为了提高分辨率，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的所述N倍基带速率的取值范围大于等于10。
参考图3，在本实施例中，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法的所述第二步具体包括：
产生频率为512KHz的基带同步时钟信号Sync_CLK；
寻找FM0的码元“1”，计算每个所述二值数字基带信号base相邻两个跳变沿的时间t，如果1.8uS＜t＜2.1uS，则可以判断这个脉冲为FM0的码元“1”，并用该脉冲对同步时钟校准；
根据所述相邻两个跳变沿的时间t校准基带同步时钟信号Sync_CLK，若找到FM0的码元“1”，则把同步时钟信号Sync_CLK的上升沿与FM0的码元“1”脉冲的后跳变沿对齐，即校准，如图4所示。
参考图2，在本实施例中，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码系统包括基带信号获取模块、同步时钟生成模块、FM0解码模块，所述基带信号获取模块、所述同步时钟生成模块和所述FM0解码模块依次连接。
在本实施例中，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码系统的所述基带信号获取模块用于以N倍基带速率对基带IO取样，得到离散数字二值基带信号base；所述同步时钟生成模块用于产生512KHz的基带同步时钟Sync_CLK，并根据base实时校准时钟的上升沿；所述FM0解码模块对所述基带同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元即为最大可能性FM0码元。
参考图6，在本实施例中，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统的所述N为20，所述示例二值数字基带信号base：11111111000000000000，所述FM0解码模块的具体解码步骤为：所述FM0解码模块对所述同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码的4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值为XNOR_SUM1、XNOR_SUM2、XNOR_SUM3、XNOR_SUM4；寻找所述4个累加值XNOR_SUM1、XNOR_SUM2、XNOR_SUM3、XNOR_SUM4这4个数中的最大值，最大值所对应的FM0码元即为该基带的解码结果，所述XNOR_SUM1为最大值，对应的FM0码元为“0”为该基带的解码结果，在信号占空比不好、低信噪比或有干扰状态下，基带脉冲占空比差或已出现断裂时，普通的解码方式将会出错，但采用上述方法可以正确解码FM0数据，能够提高了RSU的接收灵敏度和解码兼容性，如图7所示。
与现有技术相比较，本发明对ETC的FM0编码数据进行解码的方法及系统具有以下有益效果：由于采用FM0解码模块，所述FM0解码模块采用最大可能性匹配法进行解码，是对所述同步时钟Sync_CLK周期内所述二值数字基带信号base的每一个值分别与FM0编码4种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4个累加值，所述4个累加值中的最大值对应的码元即为最大可能性FM0码元，最大可能性FM0码元即为该基带的解码结果，在信号占空比不好、低信噪比或有干扰状态的情况下，基带脉冲占空比差或已出现断裂，在这种情况下普通的解码方法将会出错，但采用本申请的最大可能性匹配法在这种情况下也能正确解码FM0数据，从而能够提高了RSU的接收灵敏度和解码兼容性，所以本申请的解码方法及系统解码不会出错。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种对 ETC 的 FM0 编码数据进行解码的方法，其特征在于，包括：
第一步，以 N 倍基带速率对基带 IO 取样，得到离散数字二值基带信号 base；第二步，产生 512KHz 的基带同步时钟 Sync_CLK，并根据所述离散数字二
值基带信号 base 实时校准所述基带同步时钟 Sync_CLK 的上升沿；
第三步，所述离散数字二值基带信号 base 的位数与 FM0 编码的离散标准值的位数相同，对所述基带同步时钟 Sync_CLK 周期内所述离散数字二值基带信号base 的每一个值分别与 FM0 编码的 4 种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到 4 个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元为最大可能性 FM0 码元。
2.根据权利要求 1 所述对 ETC 的FM0 编码数据进行解码的方法，其特征在于，所述N 倍基带速率的取值范围大于等于 10。
3.根据权利要求 2 所述对 ETC 的 FM0 编码数据进行解码的方法，其特征在于，所述第二步具体包括：
产生频率为 512KHz 的基带同步时钟信号 Sync_CLK；
通过计算每个所述离散数字二值基带信号base 相邻两个跳变沿的时间t 来寻找 FM0的码元“1”；
根据所述寻找到的 FM0 的码元“1”脉冲的后跳变沿校准基带同步时钟信号
Sync_CLK。
4.一种对 ETC 的 FM0 编码数据进行解码的系统，该系统执行权利要求 1-3 任意一项所述的方法，其特征在于：包括基带信号获取模块、同步时钟生成模块、FM0 解码模块，所述基带信号获取模块、所述同步时钟生成模块和所述 FM0 解码模块依次连接。
5.根据权利要求 4所述对 ETC 的 FM0 编码数据进行解码的系统，，其特征在于：所述基带信号获取模块用于以 N 倍基带速率对基带 IO 取样，得到离散数字二值基带信号base；所述同步时钟生成模块用于产生 512KHz 的基带同步时钟Sync_CLK，并根据 base实时校准时钟的上升沿；所述 FM0 解码模块对所述基带同步时钟 Sync_CLK 周期内所述离散数字二值基带信号 base 的每一个值分别与FM0 编码的4 种可能性的离散标准值按一一对应的顺序进行同或运算后累加，得到4 个累加值，所述累加值中的最大值对应的码元即为最大可能性FM0 码元。
6.根据权利要求 5所述对 ETC 的 FM0 编码数据进行解码的系统，，其特征在于：所述N 为 20。
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