CN203630824U - 一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速公路联网收费多义性路径识别系统，特别涉及一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，该系统包括车载单元和路侧单元；其中路侧单元包含标识基站、中继基站和终端基站。本实用新型的有益效果在于：克服了频分复用技术带来的谐波信号淹没车载单元上传信号的缺点，克服了时分复用技术带来的标识成功率下降和车载单元功耗增加的缺点，克服了相邻基站同频干扰问题，实现了单、双向标识系统的相互兼容，保证了系统的高标识成功率和低功耗长寿命，达到了双向多义性路径标识系统的实用目的。

Description

一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路联网收费多义性路径识别系统，特别涉及一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统。

背景技术

现有高速公路联网收费多义性路径识别方案，一般采用RFID射频识别技术。通常路侧单元以单向广播的方式，连续发布路径标识信息，车载单元采用固定周期、定时唤醒方式搜索接收路侧单元发布的路径信息；路侧单元单向广播、连续不断的发布路径标识信息，保证了车载单元在有效标识区域随时可以接收标识信息，确保了车载单元的标识成功率；车载单元以固定周期、定时唤醒搜索接收标识信息，保证了车载单元以最低功耗完成搜索和标识。单向标识系统，很好的解决了高速公路联网收费多义性路径识别问题，使高速公路业主在收取车辆通行费时，按精确路径收费，按实际路径拆分成为可能。

随着技术的进步和管理的更高需求，高速公路业主对多义性路径识别系统提出了更高的要求，在保证路径识别的同时，要求提供标识点车辆的即时流量统计，提供车辆的在途信息，提供道路的畅通程度数据等，原有的单向广播标识系统已经无法满足新的需求。要适时的满足业主的要求，就必须采用能够完成双向数据通信功能的双向路径识别系统。车载单元在接收路径标识信息的同时，还要上传车载单元ID号，用以表明车辆所在位置；路侧单元在下传路径标识信息的同时，能够接收车载单元上传的车载单元ID号，用以即时收集通过标识点的车辆信息。系统在完成双向数据交互的同时，必须保持原有单向标识系统的高成功标识率和车载单元的低功耗长寿命，并保持单、双向标识系统相互兼容，为此，出现有采用频分复用技术的双向标识系统，也出现有采用时分复用技术的双向标识系统。

然而，当采用频分复用技术来实现时，为确保标识的成功率和保证与单向标识系统的兼容，下传标识信息还是采用原有的广播方式，连续发送标识信息，车载单元接收保存标识信息后，在另一个频道上传车载单元ID号，路侧单元的接收器工作在车载单元上传频道上，以便接收车载单元的上传信息；虽然路侧单元的接收和发送工作在不同的频道，避免了信道阻塞，实现了双向数据通讯，但是，由于车载单元非常苛刻的低功耗要求，决定了车载单元上传的信号强度相对路侧单元下传频道的信号强度，就显得非常的微弱，路侧单元下传频道工作时所产生的谐波信号强度和透过车体上传到达路侧单元接收器时的信号强度可以相比拟，甚至谐波信号强度比上传信号强度更强，直接淹没上传信号，严重的影响了上传信号被接收的成功率。

当采用时分复用技术时，路侧单元通常采用简单的时序，在发送时段发送路径标识信息，在发送间隔接收车载单元上传ID号信息，实现双向数据通讯；由于路侧单元采用时分复用技术，路径标识信息是间断性发送，如果采用原有的单向标识系统车载单元间歇性搜索接收工作机制，就很难保证车载单元能够搜索到路侧标识单元的发送信息，也就无法保证高的标识成功率；当然我们可以让车载单元的搜索时间窗口大于路侧单元发送的时序周期，来保证标识的成功率，但面临的另一个严重问题是，车载单元由于加大了搜索时间窗口，极大的增加了车载单元的功耗，严重影响车载单元使用寿命；同时由于改变了车载单元的搜索时间窗口，也就影响了和原有单向标识系统的兼容性。时分复用技术，讲究的是分配到的时间间歇内没有被其他信号占用，考虑到实际使用场景，在高速公路联网收费多义性路径识别系统中，会存在相邻标识基站发射的标识信息相互覆盖的可能，就又会引发同频干扰，影响车载单元的数据上传。

实用新型内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，达到了双向多义性路径标识系统的实用目的。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统包括车载单元和路侧单元；其中路侧单元包含标识基站、中继基站和终端基站；车载单元以固定的时间周期T1定时唤醒，在下行频率F1上快速搜寻路侧单元标识基站的路径标识信息；路侧单元的标识基站以固定的时间周期T2，用下行频率F1连续发送一个特定时序的路径标识信息；中继基站工作在车载单元上行频率F2上，连续等待车载单元的上传信息；终端基站也工作在上行频率F2上，连续等待接收中继基站的下行确认信息。

当车载单元进入路侧单元标识基站有效标识区的第一次定时唤醒接收时，将呈现以下两种工作流程：

（1）车载单元的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站特定时序的发送时段内，此时车载单元接收并保存路径标识信息，同时车载单元完成和路侧单元标识基站时序的同步，延时一个路侧单元标识基站的固定时间周期T2后，准确的在路侧单元标识基站特定时序的发送间隔时段内，用上行频率F2上传车载单元的ID号；工作在上行频率F2上的路侧单元的中继基站，接收处理车载单元上传的ID号，并快速回传确认信息；车载单元如果接收到确认信息后，恢复到下行工作频率F1，并进入以T1为唤醒时间周期的定时唤醒工作状态，只有当进入新的标识区域时，才可重复上述标识、上传过程；如果车载单元没有接收到确认信息，车载单元将以T2为唤醒周期工作，确保车载单元下一次唤醒时间，落在路侧单元标识基站发送的特定时序的下一个发送间隔时段内，因而可再次上传车载单元的ID号，可重复上传直到上传成功，重复次数最多不超过上传限定次数。工作在上行频率F2上的路侧单元终端基站，接收并处理路侧单元中继基站的下行确认信息，作为对经过车辆信息的收集。

（2）车载单元的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站特定时序的发送间隔时段内，车载单元没有搜索到路侧单元标识基站的标识信息后进入休眠，当车载单元再次定时唤醒时，路侧单元标识基站的特定时序可以确保车载单元的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站特定时序的发送时段内，并按流程（1）完成双向数据通讯。

作为优选，所述的车载单元在上传车载单元ID号时，首先检测上行频道是否空闲，如果空闲就上传车载单元ID号，如果不空闲就进入一个短固定周期T3的定时唤醒工作模式，定时重复检测信道，直到信道空闲，重复检测时长不超过路侧单元特定时序的发送间隔时长。

作为优选，所述的车载单元接收时间窗口的时长远远小于定时唤醒时间周期T1。

作为优选，所述的路侧标识单元标识基站连续发送的特定时序，能够确保车载单元在一个T1唤醒周期或最多在二个T1唤醒周期内，车载单元的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站特定时序的发送时段内。

作为优选，所述的车载单元向所述的路侧单元的中继基站上传车载ID号时，是工作在上行频率F2上，上行频率F2不同于路侧单元标识基站的下行频率F1。

本实用新型的有益效果在于：通过采用基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，克服了频分复用技术带来的谐波信号淹没车载单元上传信号的缺点，克服了时分复用技术带来的标识成功率下降和车载单元功耗增加的缺点，克服了相邻基站同频干扰问题，实现了单、双向标识系统的相互兼容，保证了系统的高标识成功率和低功耗长寿命，达到了双向多义性路径标识系统的实用目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的路侧单元标识基站特定时序图；

图3是本实用新型的路侧单元标识基站和车载单元时序对应图；

图4是本实用新型的标识、上传时序图；

图5是本实用新型的车载单元信道空闲搜索时序图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本实用新型作进一步阐述：

实施例1：如图1、2、3、4、5所示，本实施例提供了一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，系统包括车载单元2和路侧单元1；路侧单元1包含标识基站1-1、中继基站1-3和终端基站1-2；车载单元2以固定的时间周期T1定时唤醒，在下行频率F1上快速搜寻标识基站1-1的路径标识信息；标识基站1-1以固定的时间周期T2，用下行频率F1连续发送一个图2所示的特定时序的路径标识信息，标识距离一般在0～300米；中继基站1-3工作在车载单元上行频率F2上，连续等待车载单元2的上传信息；终端基站1-2也工作在上行频率F2上，连续等待接收中继基站1-3的下行确认信息。

当车载单元2进入标识基站1-1有效标识区的第一次定时唤醒接收时，将呈现以下两种工作流程：

（1）如图3所示，车载单元2的接收时间窗口6、8、9正好落在路侧单元标识基站1-1特定时序的发送时段内，此时车载单元2可以接收并保存路径标识信息；车载单元2接收、上传过程如图4所示，车载单元2在时间t2开始接收并保存路侧单元标识基站1-1的路径标识信息，在时间t3车载单元2完成和路侧单元标识基站1-1时序的同步，延时一个路侧单元终端基站1-1的固定时间周期T2后，在时间t5被唤醒，准确的落在路侧单元终端基站1-1特定时序的发送间隔时段内，在时间t4用上行频率F2上传车载单元2的ID号；工作在上行频率F2上的路侧单元的中继基站1-3，接收处理车载单元2上传的ID号，并快速回传确认信息；

如果车载单元2接收到确认信息，将恢复到下行工作频率F1，并进入以T1为唤醒时间周期的定时唤醒工作状态。只有当进入新的标识区域时，才可重复上述标识、上传过程。

如果车载单元2没有接收到确认信息，车载单元2将以T2为唤醒周期工作，确保车载单元2下一次唤醒时间，落在路侧单元标识基站1-1发送的特定时序的下一个发送间隔时段内，因而可再次上传车载单元的ID号，可重复上传直到上传成功，重复次数最多不超过上传限定次数。

工作在上行频率F2上的路侧单元终端基站1-2，接收并处理路侧单元中继基站1-3的下行确认信息，作为对经过车辆信息的收集。

（2）如图3所示，车载单元2的接收时间窗口7、10、12正好落在路侧单元标识基站1-1特定时序的发送间隔时段内，车载单元2没有搜索到路侧单元标识基站1-1的标识信息后进入休眠，由图3可知，当车载单元2再次定时唤醒时，路侧单元标识基站1-1的特定时序确保了车载单元2的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站1-1特定时序的发送时段内，并按流程（1）完成双向数据通讯。

特别指出的是：如图5所示，车载单元2在上传车载单元ID号时，首先检测上行频道在此时段是否空闲。如果空闲就上传车载单元ID号；如果不空闲就进入一个短固定周期T3的定时唤醒工作模式，定时重复检测信道，直到信道空闲上传成功，重复检测时长不超过路侧单元特定时序的发送间隔时长T4。车载单元2信道空闲检测，规避了上传信号相互碰撞的可能。

还需要特别指出的是，车载单元2接收时间窗口的时长远远小于定时唤醒时间周期T1。确保了车载单元2工作在低功耗长寿命的工作状态。

还需要特别指出的是，如图2所示，路侧标识单元标识基站1-1连续发送的特定时序，其重复周期为T2，一个周期内包含有3个发送时段3、4、5，其中3、4时段持续时长都为T4，而5时段所持续的时长是2*T4，只要确保车载单元2的唤醒周期T1=（6/7）*T4，就能够确保车载单元2在一个T1唤醒周期或最多在二个T1唤醒周期内，车载单元2的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站1-1特定时序的发送时段内。正是这样的一个特别设计，保证了车载单元2既沿用了原有单向标识系统间歇性搜索保存标识信息的机制，又保证了在有效标识区域内高的成功标识率。

还需要特别指出的是，所述的车载单元2向所述的路侧单元的中继基站上传车载ID号时，是工作在上行频率F2上，上行频率F2不同于路侧单元标识基站1-1的下行频率F1，避免了相邻路侧单元标识基站1-1下行频道信号相互覆盖产生的同频干扰问题。同时车载单元2在上传车载单元ID号时，正处在标识基站发射的间隔时间段，因此避免了谐波信号淹没上传信号状况的发生。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，其特征在于该系统包括车载单元和路侧单元，其中路侧单元包含标识基站、中继基站和终端基站；车载单元以固定的时间周期T1定时唤醒，在下行频率F1上快速搜寻路侧单元标识基站的路径标识信息；路侧单元标识基站以固定的时间周期T2，用下行频率F1连续发送一个特定时序的路径标识信息；中继基站工作在车载单元上行频率F2上，连续等待车载单元的上传信息；终端基站也工作在上行频率F2上，连续等待接收中继基站的下行确认信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，其特征在于所述的车载单元在上传车载单元ID号时，首先检测上行频道是否空闲，如果空闲就上传车载单元ID号，如果不空闲就进入一个短固定周期T3的定时唤醒工作模式，定时重复检测信道，直到信道空闲，重复检测时长不超过路侧单元标识基站特定时序的发送间隔时长。

3.根据权利要求1所述的一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，其特征还在于所述的车载单元接收时间窗口的时长远远小于定时唤醒时间周期T1。

4.根据权利要求1所述的一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，其特征在于所述的路侧标识单元标识基站连续发送的特定时序，能够确保车载单元在一个T1唤醒周期或最多在二个T1唤醒周期内，车载单元的接收时间窗口正好落在路侧单元标识基站特定时序的发送时段内。

5.根据权利要求1，2，3或4任一权利要求所述的一种基于时分频分复用技术的双向多义性路径识别系统，其特征在于所述的车载单元向所述的路侧单元的中继基站上传车载ID号时，是工作在上行频率F2上，上行频率F2不同于路侧单元标识基站的下行频率F1。

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