CN112669620B

CN112669620B - 车辆行驶方向判定方法、etc通信方法、obu及rsu

Info

Publication number: CN112669620B
Application number: CN202011440454.2A
Authority: CN
Inventors: 刘玢滟; 唐光颖
Original assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2040-12-10
Also published as: CN112669620A

Abstract

本发明涉及一种车辆行驶方向判定方法、ETC通信方法、OBU及RSU，其中方面包括：当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，在OBU被唤醒且与RSU建立通信链路后，一方面接收RSU发送的RSU平面朝向角；另一方面获取定位模块发送的行车方向角；这样OBU就可以根据RSU平面朝向角和行车方向角，确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反。实施本发明实施例，可以在OBU端判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，基于此，如果OBU判断其与RSU为所在车道的行车方向不同，则可以避免与其进一步通信交互。

Description

车辆行驶方向判定方法、ETC通信方法、OBU及RSU

技术领域

本发明涉及智能交通(Intelligent Transportation System，ITS)领域，尤其涉及一种车辆行驶方向判定方法、ETC通信方法、OBU设备及RSU设备。

背景技术

目前，在高速公路路段以及城市道路中已建设ETC系统，ETC系统中的核心设备包括路侧单元(Road Side Unit，RSU)和车载单元(On Board Unit，OBU)，通过该ETC系统可以用于ETC收费、计费等应用。随着ETC-X，ETC车路协同的推广应用，基于现有的ETC系统，还可以拓展如前方拥堵，前方危险预警等初级车路协同功能。

高速公路和城市道路一般情况为双向车道相邻，中间仅采用一排绿化带进行隔离。而双向车道相邻易导致ETC门架系统中的本方向车道RSU的射频信号覆盖到相邻的反向车道，从而导致反向车道的车辆与本方向车道的RSU进行通信，错误地接收了反向车道的信息，可能导致误扣费，也可能导致反向车道的前方拥堵或者前方危险的提醒消息。

目前解决反向误通信问题的主要方案有两种：一种方式为降低RSU的信号强度使其仅覆盖本方向车道；另外一种方式为在中间绿化带建立RSU射频信号屏蔽墙。然而，降低RSU信号强度方案可在一定程度上降低反向误通信问题，但效果有限，且由于信号强度的降低将影响到本方向车道的车辆的通信的质量。在中间绿化带建立信号屏蔽墙将大量增加ETC门架系统的建设成本，且会增加后续维护工作量和难度。

因此，在能够保证车辆正常通行的情况下，如何避免本车道车辆的OBU与反向车道的RSU进行进一步的通信交互，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种车辆行驶方向判定方法、ETC通信方法、OBU及RSU，可以在OBU端判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，基于此，如果OBU判断其与RSU为所在车道的行车方向不同，则可以避免与其进一步通信交互。

第一方面，提供一种车辆行驶方向判定方法，应用于OBU，包括：

当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，在OBU被唤醒且与所述RSU建立通信链路后，接收所述RSU发送的RSU平面朝向角；所述RSU平面朝向角预先设定在所述RSU中，用于表示所述RSU的设备平面的朝向；

获取定位模块发送的行车方向角；所述行车方向角用于表示车辆的行驶方向；

根据所述RSU平面朝向角和所述行车方向角，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反。

可选的实施例中，根据所述RSU平面朝向角和所述行车方向角，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反，包括：确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值；基于所述角度差绝对值，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反。

可选的实施例中，所述RSU平面朝向角为垂直于所述RSU所在平面的方向在道路平面的投影方向与指定方向的夹角，所述行车方向角为所述车辆行驶方向与所述指定方向的夹角。

可选的实施例中，基于所述角度差绝对值，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反，包括：若所述角度差绝对值符合预设区间，则确定所述车辆的行驶方向与所述RSU所在车道的行车方向相反；若否，则确定所述车辆与所述RSU所在车道的行车方向相同。

可选的实施例中，确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值，包括：根据公式(1)确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值；所述公式(1)为：

其中，

为所述角度差绝对值，

为所述RSU平面朝向角，

为所述行车方向角。

可选的实施例中，所述预设区间为

可选的实施例中，所述定位模块内置于所述OBU，或者通过外接方式与所述OBU连接。

第二方面，提供一种ETC通信方法，应用于OBU，包括：

根据第一方面任一实施例所述的车辆行驶方向判定方法，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反；

若确定所述车辆的行驶方向与所述RSU所在车道的行车方向相反，则不与所述RSU进一步通信；

若确定所述车辆的行驶方向与所述RSU所在车道的行车方向相同，则与所述RSU进一步通信。

第三方面，提供一种车辆行驶方向判定方法，应用于RSU，包括：

当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，向所述OBU发送RSU平面朝向角；所述RSU平面朝向角预先设定在所述RSU中，所述RSU平面朝向角用于表示所述RSU的设备平面的朝向；

所述RSU平面朝向角用于所述OBU根据所述RSU平面朝向角和所述OBU从定位模块获取的行车方向角，确定所述车辆是否为反向行驶车辆。

第四方面，提供一种OBU设备，所述OBU设备包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现，第一方面任一实施例所述的车辆行驶方向判定方法的步骤，或者，第二方面所述的ETC通信方法的步骤。

第五方面，提供一种RSU设备，所述RSU设备包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现第三方面所述的车辆行驶方向判定方法的步骤。

本发明实施例中，当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，在OBU被唤醒且与RSU建立通信链路后，一方面接收RSU发送的RSU平面朝向角；另一方面获取定位模块发送的行车方向角；这样OBU就可以根据RSU平面朝向角和行车方向角，确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反。实施本发明实施例，可以在OBU端判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，基于此，如果OBU判断其与RSU为所在车道的行车方向不同，则可以避免与其进一步通信交互。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，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。附图中：

图1是本发明实施例提供的一种车辆行驶方向判定方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的RSU平面朝向角的示意图；

图3是本发明实施例提供的RSU平面朝向角和行车方向角示意图；

图4是本发明实施例提供的一种的ETC通信方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种车辆行驶方向判定方法流程示意图；

图6是本发明实施例提供的OBU的硬件结构框图；

图7是本发明实施例提供的RSU的硬件结构框图。

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。

为了实现可以在OBU端判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，进而OBU再决定是否与RSU进一步通信，本发明实施例提供了一种车辆行驶方向判定方法，该方法具体包括：

S101、当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，在OBU被唤醒且与RSU建立通信链路后，接收RSU发送的RSU平面朝向角。

需要说明的，RSU平面朝向角预先设定在RSU中，用于表示RSU的设备平面的朝向。当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，RSU唤醒OBU并与RSU建立通信链路，基于该通信链路RSU将所述RSU平面朝向角发送给OBU，相应的OBU接收所述RSU发送的RSU平面朝向角。

其中，如图2所述，所述RSU平面朝向角可以为垂直于RSU所在平面的直线OA在道路平面的投影O'A与指定方向O'B的夹角α₁。在一些实施例中，所述指定方向O'B可以是正北方向。

S102、获取定位模块发送的行车方向角。

其中，行车方向角用于表示车辆的行驶方向，可以使用行车方向角为车辆行驶方向与指定方向的夹角。在一些实施例中，该指定方向可以为正北方向。具体的，可以通过OBU内置的定位模块，或者通过外接定位模块获得车辆的行车方向角。

(a)在OBU内部增加一个定位模块，对OBU原有的结构、硬件、电路做适量修改，增加一个定位模块。基于原有开发板，结合GPS接收机，实现GPS模块与MCU的通信；通过GPS模块实现定位，MCU对GPS模块传入的数据进行读取和处理。

(b)OBU通过CAN总线获取车辆导航系统的车载定位信息。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称。车载OBU通过CAN协议解析器从CAN总线中获取到车辆的车辆行驶参数，解析获得行车方向角。

(c)OBU还可以通过USB、串口线与外部定位模块连接，从而获得外部定位模块的定位信息，从而获得行车方向角。

在一些实施例中，可以先执行步骤S101，再执行步骤S102；当然也可以先先执行步骤S102，再执行步骤S101；本发明对步骤S101和步骤S102的执行顺序不作具体限定。

S103、根据RSU平面朝向角和行车方向角，确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反。

具体的，OBU在获得RSU平面朝向角和行车方向角之后，就可以计算两者之间的角度差绝对值；然后基于角度差绝对值，从而确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反。

若角度差绝对值符合预设区间，OBU则确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反；若所述角度差绝对值不符合预设区间，OBU则确定车辆与RSU所在车道的行车方向相同。

进一步的，OBU可以根据以下公式(1)确定RSU平面朝向角和行车方向角之间的角度差绝对值

其中

为RSU平面朝向角，

为行车方向角。

基于上述角度差绝对值的计算方式，本实施例所述的角度差绝对值的预设区间可以设定为

即若角度差绝对值在

区间内，OBU则确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相反；若角度差绝对值不在

OBU则确定车辆与RSU所在车道的行车方向相同。

具体参考图3，图3是本发明实施例提供的RSU平面朝向角和行车方向角示意图。从该图可以看出，左侧车道为正向车道，右侧车道为反向车道。门架上的RSU的RSU平面朝向角为α₁，在反向车道行驶的车辆的行车方向角为α₂。理想情况下，这时的RSU平面朝向角为α₁与行车方向角为α₂的角度差绝对值为0°。但由于车辆的行车方向通常并不能完全与道路方向平行，可能存在偏向误差，因此本发明的角度差绝对值设定为

若角度差绝对值在此范围内，则认为OBU车辆所在车道与RSU所在车道为反向车道，若角度差绝对值不在此范围内，则认为OBU车辆所在车道与RSU所在车道为同向车道。

图4是本发明实施例提供的一种的ETC通信方法流程示意图，该ETC通信方法具体包括：

S102、获取定位模块发送的行车方向角。

S201、若确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相反，则不与RSU进一步通信。

S202、若确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相同，则与RSU进一步通信。

其中步骤S101至步骤S103的具体实施例的相关描述，可参考图1方法实施例。为了简洁，这里不再赘述。

基于《收费公路联网电子不停车收费技术要求》中描述的ETC常用交易流程，可分为通信链路建立及应用信息获取、获取OBU数据、ICC-PSAM消费交易、用户提示、链路释放等五个阶段。

现有ETC系统常用于收费、计费，可通过适度的软件技术升级实现在RSU预先设定RSU平面朝向角，并在安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，将RSU平面朝向角下发给OBU。

由于建立通信链路阶段是ETC交易流程的第一步，在该步骤发送的报文中添加RSU平面朝向角字段，对原有ETC标准协议改动较小，并且便于OBU在之后的步骤中扩展更多的应用，因此本发明实施例选择在建立通信链路阶段将RSU平面朝向角下发给OBU。

在建立通信链路时，如果OBU确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相反，则不与RSU进一步通信，即不再进行应用信息获取、获取OBU数据、ICC-PSAM消费交易、用户提示、链路释放等ETC交易阶段。

相反的，在建立通信链路时，如果OBU确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相同，则与RSU进一步通信，即继续进行应用信息获取、获取OBU数据、ICC-PSAM消费交易、用户提示、链路释放等ETC交易阶段。

在另一些ETC车路协同应用(也称ETC-X)场景中，ETC通信网络还可以用于实现车路协同初级功能，例如危险预警、拥堵预警等车路协同功能。其具体过程为，当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，RSU与其建立通信链路后，通过该通信链路，RSU将前方危险预警信息、前方拥堵预警信息下发给车辆上OBU，OBU再进行语音播报输出前方危险预警信息、前方拥堵预警信息。在该场景下，如果反向车道的车辆上OBU接收了正向车道RSU发送的前方危险预警信息或者前方拥堵预警信息，这必将造成极差的用户体验，甚至引发交通事故。

但是，如果在上述ETC车路协同应用场景下，采用本发明提供的实施例，OBU可以根据RSU下发的RSU平面朝向角和从定位模块获取的行车方向角，进而确定车辆的行驶方向是否与RSU所在车道的行车方向相反；如果OBU确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相反，则不与RSU进一步通信，即OBU不接收RSU下发的前方危险预警信息、前方拥堵预警信息等车路协同信息；如果确定车辆的行驶方向与RSU所在车道的行车方向相同，则与RSU进一步通信，即OBU接收RSU下发的前方危险预警信息、前方拥堵预警信息等车路协同信息。

本发明实施例中，可以在OBU端判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，基于此，如果OBU判断其与RSU为所在车道的行车方向不同，则可以避免与其进一步通信交互。

S301、当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，RSU唤醒OBU且与OBU建立通信链路。

S302、向OBU发送RSU平面朝向角。

其中，如图2所述，所述RSU平面朝向角为RSU所在平面的垂直方向OA在道路平面的投影O'A与指定方向O'B的夹角α₁。在一些实施例中，所述指定方向O'B可以是正北方向。

需要说明的，RSU平面朝向角用于OBU根据RSU平面朝向角和OBU从定位模块获取的行车方向角，确定车辆是否为反向行驶车辆。其中，行车方向角用于表示车辆的行驶方向，可以使用行车方向角为车辆行驶方向与指定方向的夹角。在一些实施例中，该指定方向可以为正北方向。

其中OBU根据RSU平面朝向角和OBU从定位模块获取的行车方向角，确定车辆是否为反向行驶车辆，其具体实现方式可以参考图1步骤S103的相关描述，为了简洁，这里不再赘述。

实施发明实施例，通过RSU在建立通信链路阶段向进入其通信范围的OBU下发RSU平面朝向角，这样OBU就可以根据RSU平面朝向角和从定位模块获取的行车方向角，判断与其初步通信的RSU是否在同向车道，基于此，如果OBU判断其与RSU为所在车道的行车方向不同，则可以避免与其进一步通信交互。

参见图6，图6是本发明实施例提供的OBU的硬件结构示意图。该OBU包括：处理器601和存储有计算机程序与数据资源的存储器602，所述处理器601在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现图1实施例或图4实施例的方法和步骤。可能实施例中，所述OBU还可以包括：一个或多个输入接口603，一个或多个输出接口604。

上述处理器601、输入接口603、输出接口604和存储器602通过总线605连接。存储器602用于存储指令以及程序执行所需的数据，处理器601用于执行存储器602存储的指令，输入接口603用于接收数据，例如RSU平面朝向角等，输出接口604用于输出数据，例如确定与RSU为同向车道后，向RSU发送相关指令等。

其中，处理器601被配置用于调用所述程序指令执行：图1实施例或图4实施例中涉及与OBU的处理器相关的方法步骤。

应当理解，在本公开实施例中，所称处理器601可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

该存储器602可以包括只读存储器和随机存取存储器以及可读写可编程非易失性存储器，如计算机硬盘(例如固态硬盘或者机械硬盘)，U盘等，该存储器602向处理器601提供指令和数据。存储器602的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器602还可以存储接口类型的信息。

在一些实现方式中，本公开实施例中所描述的服务器的上述各部件可用于执行图1方法实施例或者图4实施例中的方法步骤，为了简洁，这里不再赘述。

参见图7，图7是本发明实施例提供的RSU的硬件结构示意图。该RSU包括：处理器701和存储有计算机程序与数据资源的存储器702，所述处理器701在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现图5实施例的方法和步骤。可能实施例中，所述RSU还可以包括：一个或多个输入接口703，一个或多个输出接口704。

上述处理器701、输入接口703、输出接口704和存储器702通过总线705连接。存储器702用于存储指令以及程序执行所需的数据，处理器701用于执行存储器702存储的指令，输入接口703用于接收数据，例如在唤醒过程中接收OBU发送的相关指令等，输出接口704用于输出数据，例如发送RSU平面朝向角等。

其中，处理器701被配置用于调用所述程序指令执行：图5实施例中涉及与RSU的处理器相关的方法步骤。

应当理解，在本公开实施例中，所称处理器701可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

该存储器702可以包括只读存储器和随机存取存储器以及可读写可编程非易失性存储器，如计算机硬盘(例如固态硬盘或者机械硬盘)，U盘等，该存储器702向处理器701提供指令和数据。存储器702的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器702还可以存储接口类型的信息。

在一些实现方式中，本公开实施例中所描述的RSU的上述各部件可用于执行图5方法实施例中的方法步骤，为了简洁，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种车辆行驶方向判定方法，其特征在于，应用于OBU，包括：

当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，在OBU被唤醒且与所述RSU建立通信链路后，接收所述RSU发送的RSU平面朝向角；所述RSU平面朝向角预先设定在所述RSU中，用于表示所述RSU的设备平面的朝向；所述RSU平面朝向角为垂直于所述RSU所在平面的直线在道路平面的投影与指定方向的夹角；

获取定位模块发送的行车方向角；所述行车方向角为所述车辆行驶方向与所述指定方向的夹角，用于表示车辆的行驶方向；

2.根据权利要求1所述的车辆行驶方向判定方法，其特征在于，根据所述RSU平面朝向角和所述行车方向角，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反，包括：

确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值；

基于所述角度差绝对值，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反。

3.根据权利要求2所述的车辆行驶方向判定方法，其特征在于，

基于所述角度差绝对值，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反，包括：

若所述角度差绝对值位于预设区间内，则确定所述车辆的行驶方向与所述RSU所在车道的行车方向相反；若否，则确定所述车辆与所述RSU所在车道的行车方向相同。

4.根据权利要求3所述的车辆行驶方向判定方法，其特征在于，确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值，包括：

根据公式(1)确定所述RSU平面朝向角和所述行车方向角之间的角度差绝对值；所述公式(1)为：

其中，

为所述角度差绝对值，

为所述RSU平面朝向角，

为所述行车方向角。

5.根据权利要求4所述的车辆行驶方向判定方法，其特征在于，所述预设区间为

6.根据权利要求1所述的车辆行驶方向判定方法，其特征在于，所述定位模块内置于所述OBU，或者通过外接方式与所述OBU连接。

7.一种ETC通信方法，其特征在于，应用于OBU，包括：

根据权利要求1-6任一项所述的车辆行驶方向判定方法，确定所述车辆的行驶方向是否与所述RSU所在车道的行车方向相反；

8.一种车辆行驶方向判定方法，其特征在于，应用于RSU，包括：

当安装有OBU的车辆进入RSU的通信范围时，所述RSU唤醒所述OBU且与所述OBU建立通信链路；

向所述OBU发送RSU平面朝向角；所述RSU平面朝向角预先设定在所述RSU中，所述RSU平面朝向角为垂直于所述RSU所在平面的直线在道路平面的投影与指定方向的夹角，用于表示所述RSU的设备平面的朝向；

所述RSU平面朝向角用于所述OBU根据所述RSU平面朝向角和所述OBU从定位模块获取的行车方向角，确定所述车辆是否为反向行驶车辆；所述行车方向角为所述车辆行驶方向与所述指定方向的夹角，用于表示车辆的行驶方向。

9.一种OBU设备，所述OBU设备包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现，权利要求1-6任一项所述的车辆行驶方向判定方法的步骤，或者，权利要求7所述的ETC通信方法的步骤。

10.一种RSU设备，所述RSU设备包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器中存储的计算机程序时实现，权利要求8所述的车辆行驶方向判定方法的步骤。