CN210836172U - 一种具有测距功能的etc电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有测距功能的ETC电子标签，包括标签主体电路、距离检测电路。其中标签主体电路包括MCU模块，电源模块，5.8G射频模块，13.56M读卡射频模块，2.4G蓝牙射频模块，ESAM及SE安全模块，UI模块等各常规模块，其中距离检测电路包括测距模块，具有测距信号的发送与接收功能，与主体电路通过USART、SPI、I2C其中一种通讯接口结合以实现具体应用场景中测距模块前方障碍物的距离检测。该电子标签电路简单可靠，信号稳定，可通过测距电路检测车辆各方障碍物距离，可有效提高用户行车安全，辅助天线定位以减小跟车干扰，提高ETC过车效率。

Description

一种具有测距功能的ETC电子标签

技术领域

本实用新型涉及ETC车载电子标签安全技术领域，具体地讲是一种具有测距功能的ETC电子标签。

技术背景

ETC(Electronic Toll Collection)即不停车收费系统，是目前世界上最先进的路桥收费方式。其通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签OBU与在收费站ETC车道上的微波天线进行通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。

其优点是无需人工缴费，不需停车，交易扣费通讯时间短，提高了高速公路通行能力，降低收费口的噪声水平和废气排放，也节约了用户过站排队的时间，提高了用户的体验。

但其也存在一些亟待解决的问题，比如“跟车干扰”。对于ETC车道上的传统天线，当多辆车同时处于天线信号区域内，均被天线唤醒时，则天线未能与正确车辆的电子标签建立链路进行扣费交易，导致车道抬杆后未交易的前车被放行，已交易的后车被拦截的情况；这种情况降低了ETC车道的过车率，易使得ETC车道拥堵，使得用户利益受损，因此是急需解决的问题。

本实用新型一种具有测距功能的电子标签，在传统电子标签基础上增加距离检测电路，距离检测电路通过USART、SPI、I2C其中一种通讯接口与电子标签的MCU进行物理连接；可实时测量车辆前方障碍物距离，将测距信息发送标签主体模块，标签主体模块可根据测量距离进行分析处理，可通过标签主体的5.8G模块发送给天线，天线根据各车辆上报的测距信息，来选择需要通讯的车辆，从而提高通行效率，节省用户时间；同时标签主体模块可根据实时检测的距离信息来进行车辆防碰撞预警，当前车障碍物距离小于预设的安全距离时，则及时提醒用户，增加用户的反映时间，从而保护用户的安全驾驶。

实用新型内容

为了解决传统的车载电子标签在ETC车道跟车干扰问题，本实用新型提出了一种具有测距功能的ETC电子标签。

本实用新型提供了一种具有测距功能的ETC电子标签，包括：标签主体电路、距离检测电路；

所述的标签主体电路，与距离检测电路连接，可获得车辆所需检测方向的障碍物距离；

所述的标签主体电路包括MCU模块，电源模块，5.8G射频模块，13.56M读卡射频模块，2.4G蓝牙射频模块，ESAM及SE安全模块，UI模块；

所述的距离检测电路包括测距模块，通过USART、SPI、I2C其中一种通讯接口与所述MCU模块进行连接。

优选的，所述的测距模块可以是激光传感器，超声波传感器，毫米波传感器，图像视频传感器或红外线传感器的一种。

优选的，所述的距离检测电路，受标签主体电路中MCU模块的控制，在一定的时间间隔，所述MCU模块通过USART、SPI、I2C其中一种通讯接口将测距指令发送给所述测距模块，所述测距模块开始进行车辆指定方向(如车辆前方)的障碍物的距离测量，并将此测量结果通过USART、SPI、I2C其中一种通讯接口发送所述MCU模块，从而所述MCU模块获取到测距信息，根据实际场景进行相应的处理；

若车辆驶入ETC车道，则所述MCU模块通过所述5.8G模块将距离信息上报天线，辅助天线进行车辆定位，从而使得天线选择正确的车辆进行交易通讯；若车辆不在ETC车道附近(在正常路段行驶)，则所述MCU模块可根据此距离信息来选择是否控制UI模块对用户进行防碰撞预警，以提高用户行车安全；

在实际应用中，距离检测电路外置在车辆前方合适位置，与标签主体电路相连，标签主体电路可以预设距离检测电路的主动唤醒时间间隔，唤醒时间一般为1s左右，在一般情况下距离检测电路是休眠状态，当距离检测电路被唤醒时，其测距模块进行测距；当车辆驶入ETC车道天线区域并被天线唤醒时，则电子标签将本车前方障碍物的距离上报给天线，尤其当多辆车距离较近，同时处于天线区域被唤醒时，均将各自车辆前方测距值上报天线后，天线可根据不同车前方障碍物距离判断出天线应该与哪辆车进行交互，从而正确交易扣费等操作，避免跟车干扰问题；对于正常道路行驶时，则标签主体电路可将当前测距模块的测距值与预设的安全距离对比，若当前测距值小于预设的安全距离时，则电子标签主体开启内部的蜂鸣器进行蜂鸣预警，从而提醒用户提高注意，提高用户驾驶安全性。

本实用新型的有益效果在于电子标签电路简单可靠，信号稳定，通过距离检测电路进行车辆前方障碍物的距离；可辅助ETC车道天线进行车辆定位以避免跟车干扰，此外还可检测车前障碍物距离的远近以提醒用户安全驾驶。

附图说明

图1为一种具有测距功能的ETC电子标签的激光模块结构示意图。

图2为一种具有测距功能的ETC电子标签距离检测电路原理图。

图3为一种具有测距功能的ETC电子标签的标签主体电路和距离检测电路包含的各模块及连接关系图。

图4为一种具有测距功能的ETC电子标签在ETC车道跟车干扰及使用距离检测电路测距并上报天线示意图。

图5为一种具有测距功能的ETC电子标签使用距离检测检测电路测距预警及上报ETC车道天线流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案清晰易懂，先结合结构示意图以及实施例进行说明。应当理解，本领域的技术人员，根据本实用新型的核心思想，在实施方法上有所不同，不应对本实用新型的限制。

实施例

参照图1，示出了激光模块的结构示意图。

参照图2，示出了一种距离检测电路原理图。主要包括标签主体电路中的中央处理器U100(型号为STML051)，以及激光模块U400(型号为VL53L1)。电路实现的主要功能是中央处理器U100以预设唤醒时间通过I2C的通信方式(数据线SDA与时钟线SCL)唤醒激光测距模块U400，激光测距模块U400的发射孔将会发出一束光线，如果激光测距模块U400的光接收孔能接收到反射的光线，那么距离检测电路将产生正常中断触发信号GPIO1并传输给中央处理器U100，否则产生不正常触发信号，当U100正常接收到反射光线后，U100可根据发射与接收的时间差计算测得的障碍物距离。

参照图3，示出了标签主体电路相关模块以及测距模块和相互连接关系。

参照图4和图5，距离检测检测电路在车外前方适当位置安放，当车辆在正常道路上行驶时，电子标签在一定时间间隔(如1S)唤醒距离检测电路进行前方测距，若测得当前距离小于预设的安全距离阈值时，则电子标签内部的蜂鸣器开始蜂鸣，同时电子标签控制减小测距的时间间隔(如每100ms进行一次测距)，若检测到前方障碍物距离逐渐减小，则电子标签逐渐提高蜂鸣器的声调和蜂鸣频率，蜂鸣由缓慢变为急促而尖锐；反之，若连续检测到前方障碍物距离逐渐变大，则减小蜂鸣器声调和蜂鸣频率，当检测的前方障碍物距离超出预设的安全距离阈值后，则电子标签控制蜂鸣器停止蜂鸣,并恢复唤醒距离检测电路的时间间隔(如1S)；

当ETC用户驶入或驶出高速ETC车道时，若车内电子标签被ETC车道旁的天线404唤醒，则测距模块将检测到的前方障碍物(如前方车辆)距离通过电子标签的5.8G通道上报给ETC车道天线404。若当前车(如401)前方无其他车辆，则测距值较大，若当前车(如402)前方近距离有其他车辆(如401)，则测距值较小；正常情况下ETC车道中前后车辆相距较远时，ETC车道天线信号覆盖范围406内只有一辆车时，车道天线唤醒这一辆车，并与此车建立通信链路，进行数据交互实现出入口标记和扣费等功能；异常情况时，当前后两辆车(如401与402或402与403)距离较近，均处于ETC车道天线404信号覆盖范围406时(如401与402)，则车辆401与车辆402的电子标签均被天线404唤醒，可能使得前面车辆401的电子标签不能与天线404正常交易而后车402的电子标签可进行交易，车道抬杆405后，导致前车401被放行而后车402被拦截的情况，即所谓的跟车干扰；对于具有定位功能的天线，此种异常出现较少；但对于ETC车道安装了传统的无定位功能的天线404，则无法避免此种异常，从而影响ETC车道过车正确率，过车时间，以及引起用户损失；而安装具有光检测功能的电子标签后，若电子标签同时处于天线覆盖范围406中，均被天线404唤醒后，车辆401前方无障碍，而车辆402与车辆401距离较近，因此两车的测距值不同，两车的电子标签均将各自的测距值返回给天线404，天线404收到不同车辆的测距值后，选择正确车辆401的电子标签进行数据交互和正常扣费，从而避免跟车干扰问题；

增加测距功能的电子标签，可利用距离检测电路测得车辆前方障碍物的距离，使得电子标签根据距离的远近情况及时提醒用户车道的安全情况，提高用户行车的安全性，减小用户不必要的损失，并可辅助ETC车道传统天线进行定位，使得天线与正确车辆的电子标签进行通讯和交易扣费等操作，从而避免跟车干扰问题，提高ETC车道过车率，通行效率。

Claims (3)

1.一种具有测距功能的ETC电子标签，其特征在于，包括标签主体电路、距离检测电路；

所述的标签主体电路与所述距离检测电路连接；

所述的标签主体电路包括MCU模块，电源模块，5.8G射频模块，13.56M读卡射频模块，2.4G蓝牙射频模块，ESAM及SE安全模块，UI模块；

所述的UI模块包含液晶屏和蜂鸣器；

所述的距离检测电路包括测距模块。

2.根据权利要求1所述的一种具有测距功能的ETC电子标签，所述的距离检测电路用于测距信号的发送和接收，所述测距信号为激光，超声波，毫米波，红外线，摄像头视频其中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种具有测距功能的ETC电子标签，所述标签主体电路与所述距离检测电路用于辅助ETC天线进行车辆定位；

所述测距模块用于测得前方车辆或障碍物距离，并将距离发送给所述MCU模块处理；

所述MCU模块用于在ETC通道入口或出口将距离信息通过所述5.8G射频模块发送上报给所述ETC天线；

所述ETC天线用于根据各车辆上报的距离信息，选择正确的车辆进行后续的通讯；

所述MCU模块亦用于车辆运行在非ETC出入口时，从所述测距模块获取前方车辆或障碍物距离，进行车辆防碰撞预警功能。

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