CN207008867U - 一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能交通及物联网领域内的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，包括：供电单元、处理器及与所述处理器有线连接的雷达测距模块、地磁唤醒电路、联机数据通讯接口及其收发天线、840‑845MHz和/或920‑925MHz RFID无线通讯处理模块及其收发天线；该路侧设备集成了RFID射频通讯及多种车辆检测，可按需配置图像传感器组件，采取了独特的地磁唤醒雷达测距技术，使得车辆管理范围控制精准，车辆检测准确度高，既保证了抓拍图片以及抗金属RFID卡的读写质量效果，也保证了宝贵的电能用到了实处而几无浪费，自动化程度高且取证完备，人机界面移至手机，部署灵活简便，为路边停车全自动电子收费创造了技术条件。

Description

一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备

技术领域

本实用新型涉及智能交通与物联网领域中一种专用于车位管理的路侧设备（RoadSide Equipment，简称RSE），特别是涉及一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备。

背景技术

目前，随着城市汽车保有量迭创新高，可供车辆停放的道路资源一天比一天少，行车路况也是拥堵频发，已引起社会各界高度重视。在不影响道路交通正常秩序的前提下，使用经济杠杆灵活设立路边停车泊位以缓解停车难问题已成为许多地方进行城市管控的一种有效手段。自业界使用路内占道停车收费系统以来，至今基本上均使用地磁（“地球磁场”的简称）车检器进行车辆检测，多年下来，新技术层出不穷，新型检测方法与手段也日臻完善，加速了车辆检测与停车收费设备的升级换代，推动行业不断向前发展。

现有实用新型专利“一种基于信息融合的智能交通人、车、路的信息处理方法及系统”（授权公告号：CN 102087786 B）所公开的技术方案，以ETC不停车电子收费为着力点，对停车电子收费处理场景尤其是静态停车环境下所特有的小范围高精度收费处理、路侧设备与车检器集成化一体化低功耗设计、城市应用广覆盖低成本等业务需求，存在一定的方案设计盲点，有必要对路侧设备视频部分与射频部分的架构设计做进一步完善；现有实用新型专利“一种具有太阳能采集机制的路侧设备”（授权公告号：CN 102881052 B）所公开的技术方案，存在以下几个不足之处：1、车辆检测手段单一，对某些存在干扰（如地面下暗埋电线干扰、左右车干扰与地铁干扰）的业务场境，处理精准度不够，导致车辆读卡识别产生漏读或误读，亟须进一步提出最新且最优的解决方案；2、车辆识别方法单一，仅披露了射频车辆识别方案，未来若推广无人值守路边停车全自动电子收费，就需要补充增加一张清晰的包含完整车牌的现场车辆图片，既作法律取证，又可据此进行车牌识别以综合提升车辆识别准确率；3、近年来手机应用深入民心，各种APP或微信电子支付快捷简便，把人机界面由传统的路侧设备端移到手机端正当其时，也必是大势所趋。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备。

本实用新型解决所述的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

设计、使用一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，包括：供电单元、处理器及与所述处理器有线连接的雷达测距模块、地磁唤醒电路、联机数据通讯接口及其收发天线、840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块及其收发天线。

作为本实用新型的一个改进，所述路侧设备，还包括：图像传感器组件，所述图像传感器组件与所述处理器有线连接；所述图像传感器组件是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述处理器采集图像所需信号的一系列部件的总称；所述图像传感器，包括：CCD或CMOS图像传感器。

进一步地，所述供电单元，专用于对所述路侧设备内各用电部件进行电源管理，并能根据所述处理器要求进行电源控制，包括：室外使用的光伏能量采集与供电单元，或室内使用的电池供电单元；所述光伏能量采集与供电单元，是指使用太阳能进行充电从而可持续为内部各负载供电的专用电路，包括：稳压电路，两组顺序串联的太阳能电池板、能量采集芯片、储能器件、二极管；每组内，所述能量采集芯片的输入端与所述太阳能电池板有线相连，输出端与所述储能器件的输入端有线相连，所述二极管的输入端与所述储能器件的输出端有线相连，输出端与所述稳压电路的输入端有线相连，所述稳压电路的输出端与所述路侧设备内部各负载电连接；所述太阳能电池板，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池。

所述处理器，是指微处理器、单核或多核DSP数字信号处理器、ARM处理器之其中一项或多项的组合。

所述雷达测距模块，是一个工作在ISM 频段的可对近距离目标物体进行距离测量的包含天线与微波信号处理部分及中频信号处理部分的专用模块；更进一步地，所述天线与微波信号处理部分为24GHz雷达传感器，所述中频信号处理部分可通过接口由所述处理器完成目标距离计算，或通过内置MCU完成目标距离计算并向所述处理器输出结果。

所述地磁唤醒电路，是使用磁阻传感器来让所述处理器得到地磁信号，所述处理器可以根据地磁信号强弱变化情况，决定是否立即启动所述雷达测距模块工作、并在雷达测距模块失灵时还有地磁数据能计算得到车辆检测次选结果的专用电路；所述磁阻传感器，包括：各向异性磁电阻（AMR）、隧道磁电阻（TMR）或巨磁阻（GMR）。

所述联机数据通讯接口，是指所述处理器与外部设备、后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，包括：有线和/或无线数据通讯接口，所述有线数据通讯接口包括UART、USB或TCP/IP网络接口；所述无线数据通讯接口包括：NB-IOT通讯组件、300-928MHz特定频段收发器、LPWAN、GPRS/3G/4G/5G、WiFi、蓝牙、ANT、ZigBee或特定频段特定协议的无线网络通讯部件及各自配套的收发天线。

所述840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块，是一个受控于所述处理器，工作在840-845MHz和/或920-925MHz频段内，能以非接触方式对贴有配套RFID标签的车辆，实现自动识别与信息存取的专用模块。

同现有技术相比较，本实用新型一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，具有如下技术效果：1. RFID射频通讯与多种车辆检测一体化设计，可按需配置图像传感器组件，人机界面移至手机，此举使得城市车辆管理更趋智能化，并可实现广覆盖低成本目标；2. 解决了传统路侧设备对市电供电的严重依赖，产品可灵活部署，如室内就使用电池供电的低功耗配置，而室外就使用光伏能量采集的太阳能自供电方式，极端情况下也能保证射频通讯正常工作与抓拍图片发往后端系统备案识别不受影响，环保节能的同时也加快了产品部署速度，大大降低了产品推广的门槛与难度；3. 由于采取了独特的地磁唤醒雷达测距技术，使得车辆管理范围控制精准，车辆检测准确度高，既保证了抓拍图片以及RFID读卡的质量效果，也保证了宝贵的电能用到了实处而几无浪费，自动化程度高且取证完备，可节约大量的人力物力，为无人值守路边停车电子收费创造了技术条件。

附图说明

图1是本实用新型一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备的原理方框示意图；

图2是配置图像取证的路边停车全自动收费路侧设备的结构原理示意图；

图3是室外使用路侧设备的光伏能量采集与供电单元的结构原理示意图；

图4是配置图像取证的路边停车全自动收费系统结构原理示意图；

图5是路边停车全自动收费系统车位设备布局示意图；

图6是没有配置图像取证的路边停车全自动收费路侧设备结构原理示意图。

具体实施方式

本实用新型一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备能够适用于未来城市智能交通车辆管理，以下面两个优选实施例作进一步详述：

实施例一、配置图像取证的路边停车全自动收费

本实施例一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，如图1所示，其具体实施包括：供电单元15、处理器1020及与所述处理器1020有线连接的雷达测距模块16、地磁唤醒电路17、联机数据通讯接口121及其收发天线122、840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块111及其收发天线112、图像传感器组件19。

所述供电单元15，专用于对所述路侧设备内各用电部件进行电源管理，并能根据所述处理器1020要求进行电源控制，由于本实施例属于室外应用，作为最优，采用光伏能量采集与供电单元，如图3所示，包括：稳压电路9，两组顺序串联的太阳能电池板5、能量采集芯片6、储能器件7、二极管8；每组内，所述能量采集芯片6的输入端与所述太阳能电池板5有线相连，输出端与所述储能器件7的输入端有线相连，所述二极管8的输入端与所述储能器件6的输出端有线相连，输出端与所述稳压电路9的输入端有线相连，所述稳压电路9的输出端与所述路侧设备内部各负载电连接；为了能够满足树荫下采集到足够的能量，作为最优，所述太阳能电池板5，为弱光型多晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片6，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性，本例选用TI公司的BQ25504或BQ25505芯片；所述储能器件7，为锂电池电容器。

如图2所示，所述处理器1020，由于涉及到图像采集，从功能及功耗综合考虑，作为最优，使用微处理器10搭配单核DSP数字信号处理器20；

所述雷达测距模块16，是一个工作在24GHz频段的可对近距离目标物体进行距离测量的专用模块，由24GHz雷达传感器与中频信号处理部分构成，所述中频信号处理部分内置MCU完成目标距离计算并以有线连接方式向所述微处理器10输出结果。

所述地磁唤醒电路17，是使用磁阻传感器来让所述微处理器10以有线连接方式得到地磁信号，所述微处理器10可以根据地磁信号强弱变化情况，决定是否立即启动所述雷达测距模块16工作、并在雷达测距模块16失灵时还有地磁数据能计算得到车辆检测次选结果的专用电路；从灵敏度以及动态范围角度，作为最优，所述磁阻传感器选用隧道磁电阻（TMR）。

所述联机数据通讯接口121，是指所述微处理器10与后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，作为最优，本例选用 NB-IOT通讯组件及其配套的收发天线。

所述840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块111，是一个受控于所述微处理器10，工作在840-845MHz和/或920-925MHz频段内，能以非接触方式对贴有配套RFID标签的车辆，实现自动识别与信息存取的专用模块。

所述图像传感器组件19，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述单核DSP数字信号处理器20采集图像所需信号的一系列部件的总称，用于现场抓拍车牌/车位图像以作收费取证；所述图像传感器，作为最优，选用CMOS图像传感器。

以下结合所述路侧设备在本实施例中的应用，对其工作原理做进一步详细描述，如图4所示，工作过程包括以下步骤：

A.设置路侧设备1，该路侧设备1的构成如上所述，为了取得信息采集效果整体最优，将所述路侧设备1安装在车头前方的地面上，如图5的RSE所示；

B.设置后端系统4，所述后端系统4与所述路侧设备1通过NB-IOT无线相连以传输停车电子收费信息，此外，所述后端系统4也具备停车电子收费注册登记、停车计时收费数据后台处理及付款结算机制；所述注册登记主要是建立收费车辆车牌号信息、手机号码或付款账户、从抗金属RFID 3获取的收费要件信息之间的匹配绑定关系；

C.设置抗金属RFID 3，所述抗金属RFID 3，是可以直接附着于金属表面上使用而不会影响识别效果的840-845MHz和/或920-925MHz RFID电子标签；所述抗金属RFID 3作为车牌固封钉安装于车辆前车牌上；

D.当车辆进入泊位时，如图5所示，所述路侧设备1中的所述微处理器10根据地磁唤醒电路17提供信号的强弱变化而启动所述雷达测距模块16，若检测到目标且目标距离在读卡范围内则启动所述840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块111工作以获取所述抗金属RFID 3的收费要件信息，同时目标距离在拍照范围内则启动所述图像传感器组件19以及所述单核DSP数字信号处理器20进行拍照取证；若地磁唤醒电路17提供信号的强弱变化趋于稳定后仍然检测不到目标，或检测到目标且读卡拍照已经完成，则关闭所述雷达测距模块16，目标的入位采集信息由所述微处理器10通过所述NB-IOT通讯组件 121上传所述后端系统4；

E.所述后端系统4收到所述路侧设备1的入位采集信息后，若核对通过即正式开始计时，同时可把入场提示信息推送到该车辆所绑定的手机上，用户可据此做进一步处理；

F.当用户开车离开泊位，所述路侧设备1的所述微处理器10侦测到地磁唤醒电路17提供信号的强弱变化而使用所述雷达测距模块17探测目标，若检测不到目标存在时，则相关车辆或目标的离开信息由所述微处理器10通过所述NB-IOT通讯组件 121上传所述后端系统4；

G. 所述后端系统4收到所述路侧设备1的离开信息后，立即进行核对、计费、收费结算处理，同样也可把出场收费信息推送到该车辆所绑定的手机上，用户可据此做进一步处理，从而完成一笔停车电子收费交易；

H.日常运行重复上述步骤D到G。

实施例二、没有配置图像取证的路边停车全自动收费

本实施例由于没有配置图像部分，性价比会高一些，安装使用也会简便一些，将是日后应用较多的一种产品形式，这一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，如图6所示，其具体实施包括：光伏能量采集与供电单元15、微处理器10及与所述微处理器10有线连接的雷达测距模块16、地磁唤醒电路17、NB-IOT通讯组件121及其收发天线122、840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块111及其收发天线112。

本实施例中所述路侧设备的各项组成说明，在实施例一中已有详细介绍，在此不再赘述。值得一提的是，由于没有图像采集处理，本例采用微处理器10来尽可能降低产品整体功耗。

同样，使用本实施例中这款路侧设备，其工作原理也与上述实施例一别无二致，仅仅没有图像处理部分而已，在此也不再一一赘述。

Claims (9)

1.一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：包括：供电单元、处理器及与所述处理器有线连接的雷达测距模块、地磁唤醒电路、联机数据通讯接口及其收发天线、840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块及其收发天线。

2.如权利要求1所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：还包括：图像传感器组件，所述图像传感器组件与所述处理器有线连接；所述图像传感器组件是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述处理器采集图像所需信号的一系列部件的总称；所述图像传感器，包括：CCD或CMOS图像传感器。

3.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述供电单元，专用于对所述路侧设备内各用电部件进行电源管理，并能根据所述处理器要求进行电源控制，包括：室外使用的光伏能量采集与供电单元，或室内使用的电池供电单元；所述光伏能量采集与供电单元，是指使用太阳能进行充电从而可持续为内部各负载供电的专用电路，包括：稳压电路，两组顺序串联的太阳能电池板、能量采集芯片、储能器件、二极管；每组内，所述能量采集芯片的输入端与所述太阳能电池板有线相连，输出端与所述储能器件的输入端有线相连，所述二极管的输入端与所述储能器件的输出端有线相连，输出端与所述稳压电路的输入端有线相连，所述稳压电路的输出端与所述路侧设备内部各负载电连接；所述太阳能电池板，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池。

4.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述处理器，是指微处理器、单核或多核DSP数字信号处理器、ARM处理器之其中一项或多项的组合。

5.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述雷达测距模块，是一个工作在ISM 频段的可对近距离目标物体进行距离测量的包含天线与微波信号处理部分及中频信号处理部分的专用模块。

6.如权利要求5所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述天线与微波信号处理部分为24GHz雷达传感器，所述中频信号处理部分可通过接口由所述处理器完成目标距离计算，或通过内置MCU完成目标距离计算并向所述处理器输出结果。

7.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述地磁唤醒电路，是使用磁阻传感器来让所述处理器得到地磁信号，所述处理器可以根据地磁信号强弱变化情况，决定是否立即启动所述雷达测距模块工作、并在雷达测距模块失灵时还有地磁数据能计算得到车辆检测次选结果的专用电路；所述磁阻传感器，包括：各向异性磁电阻（AMR）、隧道磁电阻（TMR）或巨磁阻（GMR）。

8.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述联机数据通讯接口，是指所述处理器与外部设备、后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，包括：有线和/或无线数据通讯接口，所述有线数据通讯接口包括UART、USB或TCP/IP网络接口；所述无线数据通讯接口包括：NB-IOT通讯组件、300-928MHz特定频段收发器、LPWAN、GPRS/3G/4G/5G、WiFi、蓝牙、ANT、ZigBee或特定频段特定协议的无线网络通讯部件及各自配套的收发天线。

9.如权利要求1至2之任一项所述的一种基于地磁唤醒雷达测距技术的路侧设备，其特征在于：所述840-845MHz和/或920-925MHz RFID无线通讯处理模块，是一个受控于所述处理器，工作在840-845MHz和/或920-925MHz频段内，能以非接触方式对贴有配套RFID标签的车辆，实现自动识别与信息存取的专用模块。