CN201638275U - 一种电子不停车收费车载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，由液晶显示单元、RF模块单元、数据处理单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元组成，数据处理单元分别与液晶显示单元、RF模块单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元连接，RF模块单元与微带天线连接。本实用新型的优点是使得车辆经过高速公路入口、出口时用户通行记录，通行费计算、收费结算等环节的实时化完成，用户通行不停车，而所有的收费结算环节，包括多次信息校验，只在220毫秒内全部完成，电子化收费得到完全的体现，支持高速公路的快速联网收费。

Description

一种电子不停车收费车载装置

技术领域

本实用新型涉及一种电子不停车收费车载装置，尤其涉及一种公路收费系统所使用的车载装置，属于公路收费装置技术领域。

背景技术

现有技术的各种公路收费系统所使用的设备，均采用人工操作的方式。在各种公路的入口处，发给驾驶员一张磁卡，在出口处，驾驶员将磁卡交给操作员，由设备读取卡片内信息，再由收费员向驾驶员收取费用。这样设备的缺点在于，无论在入口处或出口处，驾驶员都需要将车辆停止下来，再交相应费用。当通过该路口的车辆较多时，往往会在收费口造成车辆拥堵。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够实现不停车自动收费的车载装置。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，由液晶显示单元、RF模块单元、数据处理单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元组成，数据处理单元分别与液晶显示单元、RF模块单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元连接，RF模块单元与微带天线连接。

进一步，所述RF模块单元包括采用幅移键控调试方式的射频收发芯片，射频收发芯片分别连接数据缓冲器、MCU接口、振荡器、功率放大电路及低噪声放大器，MCU接口分别连接直流整流器、数据缓冲器及功率放大电路，直流整流器与振荡器相连，功率放大电路及低噪声放大器分别通过低通滤波电路与天线开关相连，在功率放大电路、低噪声放大器及天线开关上分别连接有第一接口、第四接口、第二接口及第三接口。

所述的唤醒单元由肖特基二极管检波单元、π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块组成，肖特基二极管检波单元一端与天线连接，另一端通过π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块连接。

所述电源管理单元由RF控制电子开关和滤波稳压单元组成，RF控制电子开关和滤波稳压单元连接。

所述的读卡单元由SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡和印刷天线组成，SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡分别与印刷天线连接。

本实用新型内部采用ASK射频收发芯片的5.8GHz RF模块单元，采用ASK调制方式，车辆信息录入在车载装置内；车载装置上插有双界面CPU卡，双界面CPU卡存有一定金额的预付款。车载装置安装在车辆内，该车辆进入不停车电子收费通道入口时，高速公路收费站路侧所安装的内部同样有5.8GHz无线射频模的路侧装置通过无线射频通讯方式收到车载装置所发送的车辆信息，并从数据库中调出匹配车辆数据后，通过无线射频通讯方式进入入口交易流程，将入站信息写入插在车载装置的双界面CPU卡中，放行，储存记录，并上传至高速公路数据采集处理系统的数据管理中心；该车辆通过出口时，高速公路收费站口的路测装置读取录入在车载装置内的车辆信息、插在车载装置的双界面CPU卡内过站信息，并从数据库中调出匹配车辆数据后，通过无线射频通讯方式进入出口交易流程，结算通行费，记录出站信息，并上传至高速公路数据处理系统的数据管理中心。

本实用新型的优点是使得车辆经过高速公路入口、出口时用户通行记录，通行费计算、收费结算等环节的实时化完成，用户通行不停车，而所有的收费结算环节，包括多次信息校验，只在220毫秒内全部完成，电子化收费得到完全的体现，支持高速公路的快速联网收费。

附图说明

图1为一种电子不停车收费车载装置结构示意图；

图2为车载装置RF模块示意图；

图3为唤醒单元示意图；

图4为电源管理单元示意图；

图5为读卡单元示意图；

图6为车载装置入口通讯流程图；

图7为车载装置出口通讯流程图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本实用新型。

实施例

如图1所示，为一种电子不停车收费车载装置结构示意图，所述的一种电子不停车收费车载装置由液晶显示单元、RF模块单元、数据处理单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元组成，数据处理单元分别与液晶显示单元、RF模块单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元连接，RF模块单元与微带天线连接。

数据处理单元使用的微处理器为意法半导体公司的STR715芯片，该微处理器以工业标准的ARM7TDMI 32位RISC CPU为内核，特别适用于需要尺寸紧凑、CPU功能强大的嵌入式系统和可升级的解决方案如用户界面、工厂自动化系统和销售点(POS)应用等。该系列微控制器提供同级产品中最佳的闪存随机存取时间，直接从闪存的速率高达33MHz；由于采用突发加速技术，顺序代码零等待状态，最大存取速率50MHz，因此这个系列产品非常适合实时应用。该微处理器配备多种通信接口，包括UART、BSPI、I2C、HDLC(高级数据链路控制)和智能卡接口。灵活的封装选择包括有小型低量引脚的64引脚TQFP64和LQFP64。该芯片内置64千字节代码闪存、16字节数据闪存和16字节RAM，没有USB和CAN模块，这个成本优化型32位微控制器采用64引脚的TQFP64封装。

主要技术特点如下：

(1)存储空间：272K的FLASH编程空间(256+16K)，64K的RAM空间多种启动模式功能。

(2)时钟，复位和电源管理：3.3V供电电压和I/O口电压；集成内核用1.8VLDO；0 to 16MHz外部主振荡器；32kHz外部备用振荡器；内部锁相环供CPU时钟；高达的50MHz CPU操作频率；实时时钟功能；四种省电工作模式：SLOW，WAIT，STOP，STANDBY。

(3)中断管理：快速中断处理；16个中断优先级；2个可屏蔽的FIQ中断源。

(4)I/O口配置：48个多功能双向I/O口；14个口带中断功能。

(5)定时器：16位看门狗定时器；四个16位定时器，每个定时器带2个输入捕获，2个输出比较，PWM，支持脉冲计数器模式。

(6)通讯接口：2路I²C接口；4路UART异步串行通讯接口；智能卡接口；2路SPI同步串行接口；CAN interface(2.0B Active)；HDLC同步串行接口。

(7)A/D转换器：4路12位A/D转换。

数据处理单元中提供安全的信息存储器，支持3-DES算法的数据存取和访问控制，以存放访问控制密钥和电子不停车收费系统应用信息等。数据处理单元中数据存储区具有只读或允许读写属性，以适应公路收费业务存储不同业务数据的需要，同时数据存取具备适当的权限控制机制，内部数据不应被未经授权的操作改写。

微带天线属于微带矩形贴片天线，该天线具有低剖面、易于电路集成等特点。主要技术特点如下：

(1)该天线工作频率为5.8GHz，带宽50MHz，天线整体大小为30*20*1.5mm；

(2)PCB板采用的是聚四氟乙烯高频板，此PCB板具有低介电常数、高Q值等特点；

(3)最终设计的天线增益可达到5dBi，极化形式为垂直极化，水平面、垂直面3dB波瓣宽度在65度-70度之间，前后比可大于16dB。

液晶显示单元采用超薄液晶显示模块，提供了人机接口界面，可以中文。

显示每次扣费信息和剩余金额以及工作状态。

如图2所示，为车载装置RF模块示意图，所述RF模块单元包括幅移键控射频收发芯片，幅移键控射频收发芯片分别连接数据缓冲器、MCU接口、振荡器、功率放大电路及低噪声放大器，MCU接口分别连接直流整流器、数据缓冲器及功率放大电路，直流整流器与振荡器相连，功率放大电路及低噪声放大器分别通过低通滤波电路与天线开关相连，在功率放大电路、低噪声放大器及天线开关上分别连接有第一接口1、第四接口4、第二接口2及第三接口3。

芯片采用了调制方式为ASK的5.8GHz射频收发芯片，主要技术特点如下：

(1)ASK调制/解调方式；

(2)数据传输速率可设置为1Mbps；

(3)灵敏度为-84dBm；

(4)芯片内可校准电压为2.7-3.3V.

该芯片在5.8GHz ISM频段通信，即使很靠近无线局域网(WLAN)、蓝牙和微波炉也能提供清晰、可靠的通信，1Mbps数据速率使它的数据传输时间、等待时间缩短并可直接序列扩展频谱，减小了干扰，增加了电池寿命，该芯片提供完整的5.8GHz无线电解决方案。

如图3所示，为唤醒单元示意图，所述的唤醒单元由肖特基二极管检波单元、π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块组成，肖特基二极管检波单元一端与天线连接，另一端通过π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块连接。

唤醒单元使得当本实用新型接收到5.8GHz的信号后，整个系统立刻被唤醒，处于工作状态，工作结束后又立即切换到休眠状态，该模块的主要作用是省电。

如图4所示，为电源管理单元示意图，所述的电源管理单元由RF控制电子开关和滤波稳压单元组成，RF控制电子开关和滤波稳压单元连接。

本实用新型采用电池供电方式，因此电池使用寿命对于产品的实际应用起到关键的作用，通过电源管理单元，将使得系统的大部分时间处于休眠状态。在没有接收到5.8GHz的信号的时候，整个系统几乎都处于睡眠状态，耗电量小于5微安。当接收到5.8GHz的信号后，整个系统立刻被唤醒，处于工作状态，工作结束后又立即切换到休眠状态。

如图5所示，为读卡单元示意图，所述的读卡单元由SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡和印刷天线组成，SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡分别与印刷天线连接。

本实用新型采用双片式读卡方式，可同时读取接触式IC卡和非接触式片式IC卡信息(双界面CPU卡)，提高了系统应用范围，为客户的使用提供方便。

如图6及图7所示，为车载装置通讯流程图，车辆A在高速公路运营商处购买了一个用于高速公路收费的本实用新型，并安装在车内，同时购买了一张IC卡(可以是双界面CPU卡)，并充值(如同目前使用的交通卡)，在车辆安装本实用新型时将车辆信息录入在本实用新型的存储单元；车辆信息包括车牌号、车型、车辆各项参数等；同时发行双界面CPU卡，该卡为储值卡。该车辆进入不停车电子收费通道入口时，入口处的路侧装置与之进行通讯，读取车辆信息和双界面CPU卡信息并上传到高速公路数据采集处理系统，高速公路数据采集系统从数据库中调出匹配车辆数据后通过无线射频通讯方式进入入口交易流程，将入站信息写入双界面CPU卡中，放行，储存记录，并上传至高速公路数据采集处理系统的数据管理中心；车辆A在高速公路行驶一段里程后经过高速公路出口时，出口处的路侧装置与之通过无线射频的方式进行通讯，车辆A的车载装置将车辆A的车辆信息、IC卡信息、过站信息上传给路侧装置，路侧装置将收到信息与数据库数据进行比对，验证确认车辆合法性、IC卡的有效性，确定合法有效后，根据入口写入的信息计算费用，从IC卡内扣款，写入出站信息。从车载装置和路侧装置开始通讯到整个交易完成时间在220ms内，不需要停车。

Claims (5)

1.一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，由液晶显示单元、RF模块单元、数据处理单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元组成，数据处理单元分别与液晶显示单元、RF模块单元、唤醒单元、电源管理单元和读卡单元连接，RF模块单元与微带天线连接。

2.根据权利要求1所述的一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，所述RF模块单元包括幅移键控射频收发芯片，幅移键控射频收发芯片分别连接数据缓冲器、MCU接口、振荡器、功率放大电路及低噪声放大器，MCU接口分别连接直流整流器、数据缓冲器及功率放大电路，直流整流器与振荡器相连，功率放大电路及低噪声放大器分别通过低通滤波电路与天线开关相连，在功率放大电路、低噪声放大器及天线开关上分别连接有第一接口(1)、第四接口(4)、第二接口(2)及第三接口(3)。

3.根据权利要求1所述的一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，所述的唤醒单元由肖特基二极管检波单元、π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块组成，肖特基二极管检波单元一端与天线连接，另一端通过π网络滤波、多级三极管放大和三极管控制供电模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，所述电源管理单元由RF控制电子开关和滤波稳压单元组成，RF控制电子开关和滤波稳压单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种电子不停车收费车载装置，其特征在于，所述的读卡单元由SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡和印刷天线组成，SIM卡、CPU消费卡、非接触MIF卡分别与印刷天线连接。

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