发明内容
本申请要解决的主要技术问题是,提供一种提高兼容性的用于多义性路径收费系统的读卡装置和系统。
根据本申请的第一方面,本申请提供一种用于多义性路径收费系统的读卡装置,包括第一天线、双界面CPU卡读卡器、控制器,所述控制器、双界面CPU卡读卡器和第一天线依次信号连接,还包括信号连接的OBU读写器和5.8GHz的第二天线,所述控制器与所述OBU读写器信号连接,从而控制所述OBU读写器通过所述第二天线与OBU进行无线通信。
一种实施例中,所述读卡装置包括室内部分和室外部分,所述室内部分包括所述第一天线、双界面CPU卡读卡器和控制器,所述控制器还具有用于信号连接所述OBU读写器的OBU读写器通信接口;所述室外部分包括所述第二天线和OBU读写器,所述OBU读写器通过数据线与所述OBU读写器通信接口信号连接。
一种实施例中,所述室内部分还包括对所述第一天线、双界面CPU卡读卡器和控制器供电的电源,所述电源还通过电缆与所述OBU读写器连接。
一种实施例中,所述读卡装置包括室内部分和室外部分,所述室内部分包括所述第一天线、双界面CPU卡读卡器、OBU读写器和控制器,所述室外部分包括所述第二天线,所述第二天线与所述OBU读写器通过射频同轴电缆信号连接。
一种实施例中,所述读卡装置包括室内部分,所述第二天线内置在所述读卡装置的室内部分。
一种实施例中,所述室外部分或第二天线的安装高度为2.5m~3.5m。
一种实施例中,还包括信号连接的第三天线和复合卡读卡器,所述控制器与所述复合卡读卡器连接,从而控制所述复合卡读卡器通过所述第三天线与复合卡进行无线通信。
一种实施例中,所述第三天线的工作频率为433MHz、900MHz或2.4GHz。
根据本申请的第二方面,本申请提供了一种多义性路径收费系统,包括车道计算机,还包括以上任一项所述的读卡装置,所述读卡装置还包括数据通信接口,所述数据通信接口与所述车道计算机连接,还包括多个用于向车载单元提供路径标识信息的信标基站。
进一步地,还包括车辆检测器,所述车道计算机还与车辆检测器相连。
一种实施例中,所述车辆检测器为设置在MTC车道上的地感线圈或光栅。
本申请的有益效果是:本申请提供的读卡装置和多义性路径收费系统使带有OBU的车辆经过MTC车道的出口时,也能够识别OBU中的路径标识信息,从而实现这些车辆的正常收费,因此提高了系统的兼容性。
另外,本申请使带有OBU的车辆也能够从多义性路径识别收费系统中MTC车道的出口正常收费和通行,与现有的MTC和ETC共存的收费系统相比,避免了必须在每个出口设置ETC车道而导致的成本增加,因此有效降低了系统建设成本,还能避免因大量ETC车道闲置而造成浪费;另外,本申请还为OBU车主提供了方便,节省了其通行时间。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
在本申请实施例中,在用于高速公路收费、停车场收费等领域的MTC系统中集成了OBU的数据读取功能,即提出一种能够对双界面CPU卡和OBU中都进行数据读写操作,从而读取OBU中的路径识别信息的多频读卡装置和多义性路径 收费系统。
实施例一:
请参考图1,本申请用于多义性路径收费系统的读卡装置主要包括13.56MHz的第一天线1、双界面CPU卡读卡器2、5.8GHz的第二天线5、OBU读写器6、控制器7、存储器(图上未画出)、数据加解密模块8、声光显示器9、电源10和数据通信接口11。本实施例的读卡装置可安装在MTC车道或停车场等位置的入口和出口,当然在有些情况下也可仅安装在MTC车道的出口。
其中,控制器7可为CPU或者微处理器。控制器7与双界面CPU卡读卡器2和第一天线1依次信号连接,在MTC车道的入口或出口,在控制器7的控制下,双界面CPU卡读卡器2可通过13.56MHz的第一天线1与双界面CPU卡进行通信,具体地,第一天线1发送13.56MHz频率的调制数据到双界面CPU卡或者接收双界面CPU卡返回的13.56MHz频率的调制数据,从而完成入口信息的写或读的操作。
控制器7还与OBU读写器6、第二天线5依次信号连接,OBU读写器6具有RSU的逻辑和通信功能。在MTC车道的入口或出口,在控制器7的控制下,OBU读写器6通过5.8GHz的第二天线5与车辆上的OBU自动进行通信,具体地,第二天线5发送5.8GHz频率的调制数据到OBU或者接收OBU返回的5.8GHz频率的调制数据,从而完成入口信息的写、读以及OBU中存储的路径标识信息的读取操作。本实施例中,读卡装置的控制器还与车道计算机相连,车道计算机通过车辆检测器检测是否有车辆接近,例如车辆检测器可为设置在MTC车道上的地感线圈或光栅等,当其检测到车辆靠近MTC车道出口时,向控制器发送指令,通知其打开OBU读写器6发送周期性的唤醒信号,从而唤醒车辆上的OBU后与其进行数据通信。
存储器、数据加解密模块8、声光显示器9、电源10和数据通信接口11都与控制器7相连,其中,存储器用于对读写的数据进行存储,数据加解密模块8用于对读写的数据进行加解密处理,声光显示器9用于在扣费成功或者失败时利用声音或者闪光的方式进行提示,电源10用于对整个装置进行供电,数据通信接口11用于将读取的数据发到车道计算机,由车道计算机计算车辆的过路费用,并通知车主缴费,还可自动扣取双界面CPU卡或OBU中的金额完成收费。数据通信接口11与得到收费计算机之间的数据接口可以使用RS232、RS485、以太网、USB等方式。
本实施例的读卡装置可与多个信标基站、车道计算机等组成多义性路径收费系统,由于读卡装置兼容了MTC系统的双界面CPU卡通信功能和OBU通信功能,对带有OBU的车辆也能够从MTC车道的出口进行路径标识信息的识别,从而实现车辆的正常收费和通行。如图2所示,该系统使用在高速公路包括多条并列的路径的情况时,例如包括路径A、B、C,各条路径都相应地设置了信标基站A、B、C,具体应用中,带有OBU的车辆从ETC车道进入高速公路入口时,ETC车道上的RSU将入口信息等写入OBU,当车辆经过人一路经时,能够接收该路径上的信标基站连续不间断地发送的唤醒信号和路径标识信息,并将路径标识信息存储在OBU内部的存储单元,同时也可以向信标基站回复过站信息,以便信标基站进行存储或上传到联网收费中心;在MTC车道的出口,读写装置中的OBU读写器6可通过第二天线5读取OBU中的路径标识信息,并由收费系统软件计算和扣取费用。
实施例二:
为了使本实施例的读卡装置也能够应用于采用复合卡的多义性路径识别系统,进一步增强其兼容性,如图1所示,本实施例的读卡装置还包括信号连接的第三天线3和复合卡读卡器4,第三天线的工作频率为433MHz或者其他频率,控制器7与复合卡读卡器4连接,在MTC车道的入口或出口,在控制器7的控制下,合卡读卡器4通过433MHz或其它频段(例如900MHz或2.4GHz)天线3与复合卡通信,433MHz频段天线3发送433MHz频率的调制数据到复合卡或接收复合卡返回的433MHz频率的调制数据,从而完成入口信息的写或读的操作。
实施例三:
如图3所示,一种实施例的读卡装置包括室内部分100和室外部分200。室内部分100主要设置在MTC车道的侧部的收费亭内,包括实施例一所述的第一天线、双界面CPU卡读卡器和控制器,当然还可包括实施例二所述的第三天线和复合卡读卡器,第一天线和第二天线都可放置在收费桌面上。控制器还具有用于信号连接OBU读写器的OBU读写器通信接口,车载单元读写器通信接口可为485数据接口或232数据接口等。室外部分200主要设置在收费亭外部,包括实施例一、二所述的第二天线和OBU读写器,OBU读写器通过数据线与OBU读写器通信接口信号连接。本实施例中,电源主要为第一天线、双界面CPU卡读卡器、控制器、第三天线和复合卡读卡器供电,该电源还可通过电缆与室外部 分的OBU读写器连接,从而为OBU读写器进行供电。
本实施例中,OBU读写器与第二天线组成的室外部分安装在收费亭的顶部,或收费亭靠近顶部的外侧面,也可以根据车道情况安装在MTC车道隔离带中的立柱上,天线位置以不影响车辆通行为原则。室外部分或第二天线的安装高度为2.5~3.5米,且天线方向对着MTC车道的来车方向,天线覆盖区域范围在天线安装位置与对应的MTC车道之间,长度大约4~5米,宽度大约的公寓一个MTC车道,以确保天线覆盖区域正好能够使距离第二天线最近的一个车辆上的OBU300与OBU读写器进行通信,避免相邻车道上的OBU300或者该车辆后面的OBU300与OBU读写器通信而造成干扰,从而提高收费的准确性。
另一实施例中,读卡装置仅仅包括设置在收费亭内的室内部分,第二天线内置在该室内部分,无需在收费亭外部外设置天线,进一步简化了设备结构,也无需对现有的系统进行过大程度的改造。
实施例四:
与实施例三不同的是,本实施例的读卡装置将OBU读卡器设置在室内部分,即室内部分包括实施例一所述的第一天线、双界面CPU卡读卡器、OBU读写器和控制器,当然还可包括实施例二所述的第三天线和复合卡读卡器。室外部分200仅包括实施例一、二所述的第二天线,第二天线与OBU读写器通过射频同轴电缆信号连接,本实施例中第二天线的安装方式参考实施例三。
实施例五:
实际应用中,带有OBU的车辆通过高速公路入口的情况可能具有两种:
第一种情况为带有OBU的车辆从正常的ETC车道进入高速公路入口,则ETC车道上设置的RSU自动会将入口信息写入OBU内部的存储单元。
第二种情况下少量带有OBU的车辆可能从MTC车道进入高速公路入口。由于本实施例在高速公路出口设置了以上任意实施例的读卡装置,这种情况下,车主可以手动从OBU中拔出双界面CPU卡后交给收费人员,使收费员利用读卡器将入口信息写入到双界面CPU卡中,再将双界面CPU卡插入OBU;车主也可不用拔出双界面CPU卡,由读卡装置自动将入口信息写入到OBU内部的存储单元中,读卡装置自动将入口信息写入OBU的具体流程如图4,主要包括以下步骤:
步骤101,车辆进入MTC车道入口处;
步骤102,与车道计算机信号连接的地感线圈触发,车道计算机检测到车辆信号;
步骤103,车道计算机控制读卡装置通过其中的控制器发送指令启动OBU读写器;
步骤104,OBU读写器通过5.8GHz的第二天线发送周期性唤醒信号,尝试唤醒OBU;
步骤105,判断读卡装置是否接收到来自OBU的响应信号,是则进入步骤S113,否则进入步骤106;
步骤106,定时接收来自OBU的响应信号,并判断接收到的信号是否超时,如果没有超时,则返回步骤104,如果超时,则进入步骤107;
步骤107,OBU读写器向控制器返回车辆无OBU或OBU故障的信息;
步骤108,读卡装置通过控制器将车辆无OBU或OBU故障的信息结果返回车道计算机,并关闭OBU读写器;
步骤109,车道计算机控制显示器提示车主需要刷双界面CPU卡;
步骤110,用户从OBU中拔出双界面CPU卡后交给收费员,车道计算机控制读卡装置利用13.56MHz的第一天线将入口信息写入到双界面CPU卡中;
步骤111,读卡装置将入口信息已经写入双界面CPU卡的操作结果返回车道计算机;
步骤112,车道计算机控制车道栏杆抬起,车辆放行通过.流程结束。
步骤113,OBU读写器向控制器返回车辆有OBU的信息;
步骤114,读卡装置控制OBU读写器通过5.8GHz的第二天线将入口信息写入到OBU中的存储单元中;
步骤115,读卡装置将入口信息已经写入OBU的操作结果返回车道计算机;
步骤116,读卡装置通过控制器发送指令关闭OBU读写器;
步骤117,车道计算机控制器车道栏杆抬起,车辆放行通过。
流程结束。
实施例六:
实际应用中,带有OBU的车辆通过高速公路出口的情况可能具有两种:
第一种情况为带有OBU的车辆从正常的ETC车道走出高速公路出口,安装在高速公路出口的RSU唤醒OBU后,OBU将车辆信息、入口信息、双界面CPU 卡金额数据、以及从信标基站获得的路径标识信息一起发给RSU,由RSU通过车道计算机计算费额,并扣除双界面CPU卡的金额,完成交易,还可向OBU发送指令通知其清除路径标识信息。
第二种情况下,少量带有OBU的车辆可能从MTC车道走出高速公路出口。由于本实施例在高速公路出口设置了以上任意实施例的读卡装置,这种情况下,车主可手动从OBU中拔出双界面CPU卡给收费人员,收费人员使用读卡装置读取双界面CPU卡的入口信息和金额信息,读卡装置同时启用OBU读写器,通过安装在收费亭侧的5.8GHz的第二天线读取OBU中存储的路径标识信息,读卡装置将上述信息发送给车道计算机,由车道计算机比对入口信息和路径进行费额计算,并扣除双界面CPU卡的金额完成交易,还可向OBU发送指令通知其清除路径标识信息;车主也可不用拔出双界面CPU卡,由读卡装置直接对OBU进行路径标识信息和费用的处理,这种处理过程类似于ETC车道的处理过程,但是处理速度相对较慢,具体流程如图4,主要包括以下步骤:
步骤201,车辆进入MTC车道出口处;
步骤202,与车道计算机信号连接的地感线圈触发,车道计算机检测到车辆信号;
步骤203,车道计算机控制读卡装置通过控制器发送指令启动OBU读写器;
步骤204,OBU读写器通过5.8GHz的第二天线发送周期性的唤醒信号,尝试唤醒OBU;
步骤205,判断读卡装置是否接收到来自OBU的响应信号,是则进入步骤S213,否则进入步骤206;
步骤206,读卡装置定时接收来自OBU的响应信号,判断接收到的信号是否超时;如果没有超时,则返回步骤204,如果超时,则进入步骤207;
步骤207,OBU读写器向控制器返回车辆无OBU或OBU故障的信息;
步骤208,读卡装置将车辆无OBU或OBU故障的信息的结果返回车道计算机,并通过控制器关闭OBU读写器;
步骤209,车道计算机控制显示器,提示车主需要刷双界面CPU卡操作;
步骤210,用户从OBU中拔出双界面CPU卡后交给收费员,车道计算机控制读卡装置利用13.56MHz的第一天线对双界面CPU卡进行扣费处理;
步骤211,读卡装置将扣费完成的操作结果返回车道计算机;
步骤212,车道计算机控制车道栏杆抬起,车辆放行通过。流程结束。
步骤213,OBU读写器向控制器返回车辆有OBU的信息;
步骤214,读卡装置控制OBU读写器通过5.8GHz的第二天线读取OBU中存储的入口信息、路径标识信息和双界面CPU卡中的金额数据,并一起发送到车道计算机;
步骤215,车道计算机计算过路费用并控制读卡装置对OBU进行扣费处理;
步骤216,读卡装置向OBU发送指令,通知其清除存储的入口信息和路径标识信息,并关闭OBU读写器;
步骤217,读卡装置将扣费完成的操作结果返回车道计算机;
步骤218,车道计算机控制器车道栏杆抬起,车辆放行通过。
流程结束。
以上实施例的读卡装置都可与车道计算机、多个信标基站等组成车辆收费系统,由于读卡装置兼容了MTC系统的双界面CPU卡通信功能、OBU通信功能和路径信息复合卡通信功能,且使读取OBU中的路径识别信息,从而在多义性路径收费系统中实现正常收费和通行,不仅确保了路径的准确识别和收费的正常进行,提高了系统的兼容性,而且至少具有以下优点:
首先,传统的MTC车道是人工收费车道,采用的是停车—人工缴费—栏杆抬起—车辆通过的方式,一般要求车辆必须停下来或降低速度,使用双界面CPU卡进行刷卡缴费,一般收费时间都要数秒以上,因此对车道栏杆速度、地感线圈响应速度等都要求不高,一般采用的都是低速栏杆。而ETC车道采用电子收费方式,收费时间一般在一秒以内,并且要求允许一定的车速通过,必须采用较昂贵的高速栏杆设备和其它配套设备。通常情况下,将MTC车道改造成ETC车道,涉及到车道土建施工、显示屏、高速栏杆、龙门架建设、线缆布置等诸多工程施工,车道改造成本也是数倍于MTC车道的建设。而本申请兼容了RSU功能后,相当于使用RSU作为OBU读写设备读取OBU中的路径识别信息,无需在整个系统网络中每个收费站点的出口都配置有ETC车道,只需要升级或更换原有读卡器并增加通信接口,并将5.8GHz的第二天线安装在收费亭顶上或其他位置,其它原来使用的MTC车道设备和布局完全不用改造,因此结构简单、改造费用低、工程安装施工方便成本低廉,降低了收费网络的建设成本,也不会因大量建造ETC车道甚至闲置ETC车道而造成浪费。
其次,该系统无需所有OBU的车辆必须从ETC车道经过出口,车主可根据具 体交通状况选择出口车道进行分流,避免过车拥挤,因此提高了车主通行的速度和灵活性。
再次,现有的MTC系统和ETC系统共存的多义性路径收费系统中,带有OBU的车辆经过信标基站时,有时并没有把双界面CPU卡插进OBU的读卡模块而出现双界面CPU卡无法有效记录路径标识信息的情况,而本实施例由于OBU会自动与信标基站通信后,可将路径标识信息存储在OBU中的其他存储区域,因此确保了路径标识信息的有效记录;另外,现有的MTC系统和ETC系统共存的多义性路径收费系统中,有些带有OBU的车辆在进入高速公路入口时,车主习惯将双界面CPU卡从OBU中拔出,当车辆进入MTC车道出口时收费人员会提醒车主将OBU中的数据异步双界面CPU卡并交给收费人员时,而车主却忘记双界面CPU卡的存放位置,本申请由于OBU会自动与读卡装置进行通信,车主无需提供双界面CPU卡给收费人员,自然避免了存放和找回双界面CPU卡的问题。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本申请的保护范围。