CN113920597A - 一种提升etc清点多个车载obu信息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，利用OBU与RSU建立空口链接以后，300ms内不再应答RSU广播的BST帧这一特性，在这段时间内不断给搜索到的OBU发送操作指令维持空口链路，并同时广播BST帧搜索其他OBU应答的VST帧。通过这个方法解决停车场项目，特别是路边停车项目中遇到的多车辆OBU信息干扰问题。
Description
技术领域
本发明属于ETC技术领域，尤其涉及一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法。
背景技术
随着ETC推广实用，ETC应用越来越被人们所接受。《加快推进高速公路电子不停车快捷收费应用服务实施方案》中鼓励ETC在停车场等涉车领域应用，2020年12月底前，基本实现机场、火车站、客运站、港口码头等大型交通场站停车场景ETC服务全覆盖。推广ETC在居民小区、旅游景区等停车场景的应用。
对于开放场地、路边停车等项目，采用ETC技术可以准确识别车牌信息实现快捷支付。但是传统的ETC业务是按照高速公路的需求设计的，对车辆的间距和天线环境有着严格的标准。对于路边停车等项目如果参照高速公路的严格标准，开展ETC业务则有很大困难。
车载OBU是使用射频识别技术进行ETC的业务操作，由于目前ETC的射频识别标准的防碰撞算法不完善，所以同时清点多辆车的OBU信息时，距离RSU 远的OBU会经常清点不到，或者多个OBU之间的互相干扰不能操作完整业务流程。因此避免多个OBU的碰撞，在RSU有效辐射范围内，清点到距离RSU不同远近的车辆信息是需要解决的问题。因此，发明一种提升ETC清点多个车载OBU 信息的方法显得非常必要。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种提升ETC清点多个车载OBU 信息的方法，其中本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，步骤1.RSU广播BST帧，OBU_1 和OBU_2发送VST帧应答；
步骤2.RSU成功接收到OBU_1的VST帧；
步骤3.RSU发送发送GetSecure.Rq给OBU_1获取OBU_1应答的 GetSecure.Rs，RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文；
步骤4.RSU将OBU_1的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_1应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧；
步骤5.RSU广播BST帧，RSU成功接收OBU_2的VST帧；
步骤6.RSU发送GetSecure.Rq给OBU_2获取OBU_2应答的GetSecure.Rs， RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文；
步骤7.RSU OBU_2的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_2应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧；
步骤8.RSU按内存表中记录的MAC地址分别发送GetSecure.Rq给OBU_2、 OBU_1，建立通讯链接和维护通讯链接，第一次发送的GetSecure.Rq建立与OBU 通讯链接，第二次发送GetSecure.Rq维护与OBU已建立的通讯链接；
步骤9.RSU多次发送BST帧如果收到新的OBU应答VST帧则重复步骤6、7、 8执行操作，不能收到新的OBU应答VST帧，则维护内存表中已经建立的OBU通讯链路同时，发送内存表中的OBU信息给车道计算机；
步骤10.车道计算机收到OBU信息后，选择OBU_1通知RSU执行ICC-PSAM 消费交易；
步骤11.RSU收到车道计算机的指令后，选择OBU_1执行ICC-PSAM消费交易，并同时停止维持与OBU_2建立的通讯链路。成功完成对OBU_1的ICC-PSAM 消费交易后，执行用户提示和链路释放，并反馈结果给车道计算机。
优选的，RSU指阅读器，用来负责清点并与OBU建立空口专用链接，完成对 OBU车辆信息解密认证，完成对OBU与IC卡的双向认证并完成扣款，写入过车交易记录，在每个校验环节将信息上报车道计算机进行校验。
优选的，OBU指车载标签包含ESAM和IC卡，OBU通过ESAM存储车辆信息，通过IC卡存储用户信息和过站信息，响应RSU命令，完成过车信息读取和写入、车辆信息获取、双向认证、过站扣费等流程。
优选的，车道计算机，用于校验RSU上报的用户信息、车辆信息、IC卡信息并计算停车费用，将校验结果或扣款费用传递给RSU驱动业务流程继续执行。
优选的，DSRC协议，RSU与OBU间的空口通讯协议，包括BST、VST帧用于建立通信链路及应用信息，GetSecure.Rq、GetSecure.Rs帧用于获取OBU数据， Transfer_Channel.Rq、Transfer_Channel.Rs帧用于ICC-PSAM消费交易， SETMMI.Rq、SETMMI.Rs帧用于用户提示，Event_Report帧用于链路释放。
优选的，高速公路的ETC交易过程可划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，5个基本环节串行执行，上一个环节完成进入下一个环节启动。
优选的，通信链路建立及应用信息获取，RSU进行BST广播，获取OBU的 VST信息即用户信息，RSU将收到的用户信息上报给车道计算机，车道计算机进行OBU用户身份校验，并将校验结果反馈给RSU，主要耗时为OBU收到BST后的处理时间，一般为10ms～20ms。
优选的，获取OBU数据，RSU向OBU发送GetSecure.Rq，OBU应答 GetSecure.Rq发送车辆信息密文，RSU通过PSAM完成密文解密和MAC校验，将解密的车辆信息上报给车道计算机，车道计算机对车辆信息进行校验，并将结果反馈给RSU。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明针对路边停车等项目中存在的OBU干扰问题，合理利用OBU与RSU 建立空口链接后，在300ms左右内的时间内不再响应BST广播帧这一特性，实现在多个OBU互相干扰场景中有效清点OBU信息和对指定OBU操的目的。
附图说明
图1是传统ETC交易业务流程图；
图2是本发明提升ETC清点多个车载OBU信息的业务流程图；
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。
附图对本发明进行具体描述，如附图所示，本方法能有效提升清点OBU的效果，但受RSU和OBU射频信号辐射范围和周围环境的影响，并不能保证清点到指停车场内所有车辆信息。
RSU指阅读器，用来负责清点并与OBU建立空口专用链接，完成对OBU车辆信息解密认证，完成对OBU与IC卡的双向认证并完成扣款，写入过车交易记录，在每个校验环节将信息上报车道计算机进行校验；
OBU指车载标签包含ESAM和IC卡，OBU通过ESAM存储车辆信息，通过IC 卡存储用户信息和过站信息，响应RSU命令，完成过车信息读取和写入、车辆信息获取、双向认证、过站扣费等流程；
车道计算机，用于校验RSU上报的用户信息、车辆信息、IC卡信息并计算停车费用，将校验结果或扣款费用传递给RSU驱动业务流程继续执行；
DSRC协议，RSU与OBU间的空口通讯协议，包括BST、VST帧用于建立通信链路及应用信息，GetSecure.Rq、GetSecure.Rs帧用于获取OBU数据， Transfer_Channel.Rq、Transfer_Channel.Rs帧用于ICC-PSAM消费交易， SETMMI.Rq、SETMMI.Rs帧用于用户提示，Event_Report帧用于链路释放。
高速公路的ETC交易过程可划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，5个基本环节串行执行，上一个环节完成进入下一个环节启动。高速ETC标准交易业务流程如图1所示，各环节操作如下：
通信链路建立及应用信息获取，RSU进行BST广播，获取OBU的VST信息即用户信息，RSU将收到的用户信息上报给车道计算机，车道计算机进行OBU用户身份校验，并将校验结果反馈给RSU，主要耗时为OBU收到BST后的处理时间，一般为10ms～20ms；
获取OBU数据，RSU向OBU发送GetSecure.Rq，OBU应答GetSecure.Rq发送车辆信息密文，RSU通过PSAM完成密文解密和MAC校验，将解密的车辆信息上报给车道计算机，车道计算机对车辆信息进行校验，并将结果反馈给RSU；
ICC-PSAM消费交易，RSU发送多条Transfer_Channel.Rq完成获取OBU的 IC卡信息和交易消费操作，车道计算机根据OBU应答的Transfer_Channel.Rs 校验TAC形成过车交易流水；
用户提示，RSU发送SETMMI.Rq驱动OBU发出滴滴声的提示交易完成结果， OBU将反馈SETMMI.Rs给RSU完成提示；
链路释放，RSU发送Event_Report给OBU结束交易，断开通讯链路；
从上述流程分析，对OBU操作的前提是发BST帧与OBU建立链接，传统的 ETC业务是针对高速公路收费设计的，高速公路出入口的设计尽量避免了不同车辆之间的OBU相互干扰，而停车场项目特别是路边停车，车辆的间距和环境都不能保证避免干扰，导致RSU不能对清点辐射范围内距离较远的OBU，从而不能建立与OBU的链接执行业务操作。
下面将参考附图2并结合实施例来详细说明本发明。
步骤1.RSU广播BST帧，OBU_1和OBU_2发送VST帧应答。
步骤2.RSU成功接收到OBU_1的VST帧。
步骤3.RSU发送发送GetSecure.Rq给OBU_1获取OBU_1应答的 GetSecure.Rs，RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文。
步骤4.RSU将OBU_1的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_1应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧。
步骤5.RSU广播BST帧，RSU成功接收OBU_2的VST帧。
步骤6.RSU发送GetSecure.Rq给OBU_2获取OBU_2应答的GetSecure.Rs， RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文。
步骤7.RSU OBU_2的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_2应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧。
步骤8.RSU按内存表中记录的MAC地址分别发送GetSecure.Rq给OBU_2、 OBU_1，建立通讯链接和维护通讯链接，第一次发送的GetSecure.Rq建立与OBU 通讯链接，第二次发送GetSecure.Rq维护与OBU已建立的通讯链接。
步骤9.RSU多次发送BST帧如果收到新的OBU应答VST帧则重复步骤6、7、 8执行操作，不能收到新的OBU应答VST帧，则维护内存表中已经建立的OBU通
步骤10.车道计算机收到OBU信息后，选择OBU_1通知RSU执行ICC-PSAM 消费交易。
步骤11.RSU收到车道计算机的指令后，选择OBU_1执行ICC-PSAM消费交易，并同时停止维持与OBU_2建立的通讯链路。成功完成对OBU_1的ICC-PSAM 消费交易后，执行用户提示和链路释放，并反馈结果给车道计算机。
如上文所述，在路边停车项目中多台车辆沿路边停放，车道计算机根据摄像系统探测到车辆出入时，发送清点指令给RSU，RSU广播BST帧读取射频范围内的车载OBU信息。多台车辆同时收到BST帧就会应答包含用户信息的VST帧。
RSU在接收VST帧过程中，因为多辆车会同时应答VST，这会造成射频信号干扰，RSU会大概率的接收到近距离信号较强的VST帧。RSU在收不到VST帧的情况下会多次重复发送BST帧，直到超过固定次数仍旧收不到VST则认为没有 OBU而返回。
RSU收到OBU的VST帧后，会发送GetSecure.Rq指令与OBU建立通讯链接。 OBU响应GetSecure.Rs指令以后，在300ms左右保持这个RSU通讯链接等待除BST以外的DSRC指令，如果300ms以内再次收到此RSU的GetSecure.Rq指令，则继续保持这个等待状态。
RSU发送的除BST帧中包含RSU的唯一标识beaconid，其他DSRC指令包含指定OBU的MAC地址，OBU发送的帧中包含OBU的唯一标识MAC地址。在除了应答VST帧以外，OBU在已经与RSU建立通讯链路的时，只包含自己MAC地址的 DSRC指令，因此对OBU执行操作过程中，除了最初通信链路建立及应用信息获取阶段，不会多个OBU干扰。
RSU记录已经与自己建立空口链接OBU的MAC地址，然后继续发送BST帧，这时已建立空口链接的OBU不再应答此BST帧，由于应答OBU的数量减少，OBU 的相互信号干扰减少，这样RSU可以与距离远的OBU可以建立空口链接。
RSU再次与OBU交互GetSecure.Rq指令的间隔时间大约在30ms左右，RSU 发出BST帧到收到VST帧的间隔时间大约20ms左右。理论上在300ms内RSU发送BST帧与一个OBU建立空口链接后，RSU可以与8个OBU交互GetSecure.Rq 指令维持已建立的空口链接。
RSU与OBU的识别距离在30m左右，路边停车平均每辆车占用空间长度5m 左右，RSU的信号理论上覆盖识别6辆车的OBU信息，实际需求低于理论值的8 辆车极限。
RSU清点到的OBU数量达到理论极限值，或者多次清点不到新的OBU后，将清点到OBU信息提交给车道计算机处理。
本发明利用OBU与RSU建立通讯链接后，在300ms以内不再应答BST帧的特性，对已建立的OBU通过发送GetSecure.Rq指令保持链接的同时，发送BST 帧搜索未建立通讯链接的OBU，从而达到排除多个OBU间的信号干扰，实现对场内车辆OBU信息的清点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，其中维持 RSU和OBU的通讯链接不局限于发送GetSecure.Rq指令，发送 Transfer_Channel.Rq指令也有同样效果，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，步骤1.RSU广播BST帧，OBU_1和OBU_2发送VST帧应答；
步骤2.RSU成功接收到OBU_1的VST帧；
步骤3.RSU发送发送GetSecure.Rq给OBU_1获取OBU_1应答的GetSecure.Rs，RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文；
步骤4.RSU将OBU_1的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_1应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧；
步骤5.RSU广播BST帧，RSU成功接收OBU_2的VST帧；
步骤6.RSU发送GetSecure.Rq给OBU_2获取OBU_2应答的GetSecure.Rs，RSU解密GetSecure.Rs中包含的车辆信息密文；
步骤7.RSU OBU_2的MAC地址和车辆信息记录在内存表中，OBU_2应答GetSecure.Rs帧后会在大约300ms内不响应RSU发出的BST帧；
步骤8.RSU按内存表中记录的MAC地址分别发送GetSecure.Rq给OBU_2、OBU_1，建立通讯链接和维护通讯链接，第一次发送的GetSecure.Rq建立与OBU通讯链接，第二次发送GetSecure.Rq维护与OBU已建立的通讯链接；
步骤9.RSU多次发送BST帧如果收到新的OBU应答VST帧则重复步骤6、7、8执行操作，不能收到新的OBU应答VST帧，则维护内存表中已经建立的OBU通讯链路同时，发送内存表中的OBU信息给车道计算机；
步骤10.车道计算机收到OBU信息后，选择OBU_1通知RSU执行ICC-PSAM消费交易；
步骤11.RSU收到车道计算机的指令后，选择OBU_1执行ICC-PSAM消费交易，并同时停止维持与OBU_2建立的通讯链路。成功完成对OBU_1的ICC-PSAM消费交易后，执行用户提示和链路释放，并反馈结果给车道计算机。
2.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，RSU指阅读器，用来负责清点并与OBU建立空口专用链接，完成对OBU车辆信息解密认证，完成对OBU与IC卡的双向认证并完成扣款，写入过车交易记录，在每个校验环节将信息上报车道计算机进行校验。
3.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，OBU指车载标签包含ESAM和IC卡，OBU通过ESAM存储车辆信息，通过IC卡存储用户信息和过站信息，响应RSU命令，完成过车信息读取和写入、车辆信息获取、双向认证、过站扣费等流程。
4.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，车道计算机，用于校验RSU上报的用户信息、车辆信息、IC卡信息并计算停车费用，将校验结果或扣款费用传递给RSU驱动业务流程继续执行。
5.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，DSRC协议，RSU与OBU间的空口通讯协议，包括BST、VST帧用于建立通信链路及应用信息，GetSecure.Rq、GetSecure.Rs帧用于获取OBU数据，Transfer_Channel.Rq、Transfer_Channel.Rs帧用于ICC-PSAM消费交易，SETMMI.Rq、SETMMI.Rs帧用于用户提示，Event_Report帧用于链路释放。
6.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，高速公路的ETC交易过程可划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，5个基本环节串行执行，上一个环节完成进入下一个环节启动。
7.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，通信链路建立及应用信息获取，RSU进行BST广播，获取OBU的VST信息即用户信息，RSU将收到的用户信息上报给车道计算机，车道计算机进行OBU用户身份校验，并将校验结果反馈给RSU，主要耗时为OBU收到BST后的处理时间，一般为10ms～20ms。
8.根据权利要求1所述的一种提升ETC清点多个车载OBU信息的方法，其特征在于，获取OBU数据，RSU向OBU发送GetSecure.Rq，OBU应答GetSecure.Rq发送车辆信息密文，RSU通过PSAM完成密文解密和MAC校验，将解密的车辆信息上报给车道计算机，车道计算机对车辆信息进行校验，并将结果反馈给RSU。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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