CN211979715U - 一种车载蓝牙etc扣费信息语音播报终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子不停车收费(ETC)信息处理技术领域，公开了一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，设置有进行数据解析算法，控制声音播报电路、蓝牙通信外围电路的MCU嵌入式处理单元；与MCU嵌入式处理单元相连接，用于将语音数字信号转换成模拟信号，实现声音播放的声音播报电路；与MCU嵌入式处理单元相连接，用于实现数据接收并传输给所述MCU嵌入式处理单元的车道天线数据接收电路；与MCU嵌入式处理单元相连接，用于将接收到数据输出给MCU嵌入式处理单元的车载电子标签数据接收电路。通过技术手段分析车载电子标签和路侧车道天线微波通信数据，第一时间获取最真实的扣费信息，信息可靠性和实时性强。

Description

一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端

技术领域

本实用新型属于电子不停车收费(ETC)信息处理技术领域，尤其涉及一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端。

背景技术

目前，ETC即电子不停车收费系统，是一种先进的道路通行系统，它基于5.8Ghz频率的微波信号，通过安装在ETC车道上的路侧单元(RSU)与安装在车辆上的车载单元(OBU)之间的专用短程通信(DSRC)，使车辆在不需要停车的情况下，自动完成收费处理全过程，集“车辆识别”及“电子支付”为一体，真正实现无人值守，降低管理成本，提高车辆通行效率。

随着国家政策大力推广和实际使用需求增长，2019年底我国已全面完成ETC去除省界站，分段计费改造工作，ETC安装量达到90％以上。在2020年1月1日0点之前，ETC扣费是在高速公路的出口，计费依据主要是车辆通过的高速公路的出入口信息，与路径无关。2020年1月1日0点起，我国全面执行分段收费，计费的依据升级为根据车辆通过的路段，并且扣费方式也升级为车辆在高速行驶中扣费，不再采取高速公路出口扣费的方式。

ETC系统升级后，计费更加合理和完善，但是收费模式的改变带来了新的问题。原来的出口一次性计费可以在出口显示屏上直观的展示给ETC用户当前道路的扣费金额。现在改为了分段自由流扣费，自由流扣费是指车辆在经过门架天线时，天线识别到车辆并计(收)费，每次只计(收)本路段的费用，整个行程下来，往往会发生很多次小金额的计(收)费。ETC车辆经过门架天线时，产生的扣费，用户在车内无法直观的看到计费金额，而且到了出口，无法显示全程的计费总额。用户只能在事隔几个工作日后，通过OBU绑定的银行卡账户、支付宝账户或其他第三方APP查询得到，因系统扣费结算不是实时的。因高速公路系统以及银行等第三方结算系统延迟较大，车主获得ETC扣费信息的实时性差，往往扣费信息要几天甚至十几天之后才能获取。且银行等提供的扣费信息往往是当日扣费结果的总额，无法给分路段扣费的明细，信息透明度不满足用户的需求，为个人对账增加了困难。不同车主办理OBU途径不同，需要绑定的第三方APP产品也不同，操作复杂，容易泄露车主个人信息。第三方提供的扣费的交易的时间一般以RSU上传至后台的交易时间为准，但是目前道路上的RSU的内部计时存在不统一的问题，导致用户通过银行等查到扣费时间与实际高速行驶时间不相符。

目前市面上已安装的大多数OBU设备显示扣费金额的功能，OBU屏幕尺寸小，为节省功耗，多采用无背光方案，且安装在挡风玻璃上，多选取不阻挡驾驶员视线的位置，不易观察；OBU显示信息时间短，驾驶员需分散注意力观察OBU屏幕信息，容易带来安全隐患。历史扣费记录无法查询，无法统计完整行程的扣费信息。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的ETC系统收费过程中，ETC车辆经过门架天线时，产生的扣费，用户在车内无法直观的看到计费金额，而且到了出口，无法显示全程的计费总额。

(2)目前市面上已安装的大多数OBU设备不具有显示扣费金额的功能。

(3)OBU屏幕尺寸小，为节省功耗，多采用无背光方案，且安装在挡风玻璃上，多选取不阻挡驾驶员视线的位置，不易观察。

(4)OBU显示信息时间短，驾驶员需分散注意力观察OBU屏幕信息，容易带来安全隐患。

(5)历史扣费记录无法查询，无法统计完整行程的扣费信息。

(6)高速公路上的RSU一般不做网络对时，导致很多RSU下发的交易时间不准确，这虽然不影响扣费功能，但是用户收到的扣费信息的时间与实际行驶高速的时间不对应，会导致用户对账困难，体验不佳。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)OBU的出货量已经2亿台左右，为已安装在车辆上的OBU升级程序或者修改硬件来达到OBU设备本身显示或有效通知OBU扣费金额的目的，投入的各项成本巨大，效率却很低，是不现实的。

(2)为推广OBU发行量，相关部门为车主提供了多种办理途径，如各商业银行、第三方代理公司，各银行和代理公司都希望自身的OBU发行份额增加，来增加自己的优质客户数量，并排斥竞争对手，所以统一车主的使用通道，难度很大。

(3)OBU扣费结算系统复杂，由高速结算中心结算，再到第三方平台结算的系统架构，必然导致扣费信息的实时性较差，升级系统的难度很大，各单位也缺乏升级动力。

解决以上问题及缺陷的意义为：在不更改现有高速扣费模式的情况下，能够为车主提供一种成本更低、效率更高的获知扣费信息的方式，将增加已有ETC用户对ETC扣费模式的认可度、并吸引更多的新ETC用户，既符合国家的大力推广ETC技术的发展战略，又节约成本、解决民众的疑虑、获得民众的认可。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端。

本实用新型是这样实现的，一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，设置有进行数据解析算法，控制声音播报电路、蓝牙通信外围电路的MCU嵌入式处理单元；

与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于将语音数字信号转换成模拟信号，实现声音播放的声音播报电路；

与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于实现数据接收并传输给所述MCU嵌入式处理单元的车道天线数据接收电路；

与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于将接收到数据输出给MCU嵌入式处理单元的车载电子标签数据接收电路。

进一步，所述声音播报电路内部安装有功率放大装置，所述功率放大装置连接扬声器。

进一步，所述MCU嵌入式处理单元还连接蓝牙通信电路，所述蓝牙通信电路内部安装有BLE蓝牙芯片。

进一步，所述MCU嵌入式处理单元还连接用于实现信息提醒、消息重听、查看历史账单、设置音量的指示灯和按键电路。

进一步，所述MCU嵌入式处理单元还连接用于提供稳定电源，将外部供电的电压转换成各芯片工作电压的电源管理电路。

所述装置还设置有用于提供多路USB充电的USB充电接口。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

1、通过技术手段分析车载电子标签和路侧车道天线微波通信数据，第一时间获取最真实的扣费信息，信息可靠性和实时性强。

2、该装置的车载方式即插即用，使用方便，适用于高速、停车场等各种ETC扣费场景，适应性强。设备无走线，与车载电子标签之间无直接数据通信，不会影响ETC扣费交易流程。

3、本实用新型采用语音播放的方式，最大程度减少驾驶员的注意力分散，保障驾驶安全。

4、由于ETC系统升级后，系统分段扣费后，车主对扣费金额产生疑问后，扣费信息无法及时获取容易造成误解，本实用新型可减少车主对扣费金额的疑虑，极大降低相关部门的服务成本。

5、第三方提供的扣费的交易的时间一般以车道天线上传至后台的交易时间为准，但是目前道路上的车道天线的内部计时存在不统一的问题，导致用户通过银行等查到扣费时间与实际高速行驶时间不相符，为用户带来了较大的困扰，本实用新型内部带计时功能和电池，能保证用户通过本产品查到的交易记录的时间与实际扣费发生时间基本相符。

6、本实用新型获取的历史记录，可作为对帐凭证，与银行等第三方提供的非实时扣费信息作对比，让用户更加放心的使用ETC扣费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端的结构示意图；

图中：1、MCU嵌入式处理单元；2、声音播报电路；3、蓝牙通信电路；4、车道天线数据接收电路；5、车载电子标签数据接收电路；6、指示灯和按键电路；7、电源管理电路；8、USB充电接口；9、电池。

图2是本实用新型实施例提供的电源管理电路和USB充电接口电路的连接示意图；

图中：(a)电源管理电路；(b)USB充电接口电路。

图3是本实用新型实施例提供的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端的原理图。

图4是本实用新型实施例提供的支付宝对比示意图。

图5是本实用新型实施例提供的MCU嵌入式处理单元的电路原理图。

图6是本实用新型实施例提供的功率放大装置的电路原理图。

图7是本实用新型实施例提供的(车道天线数据接收电路)RSU数据接收电路原理图。

图8是本实用新型实施例提供的(车载电子标签数据接收电路)OBU数据接收电路原理图。

图9是本实用新型实施例提供的指示灯电路的原理图。

图10是本实用新型实施例提供的按键电路的原理图。

图11是本实用新型实施例提供的声音播报电路的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，解决了当前扣费信息通知车主实时性差的问题，下面结合附图1至附图8对本实用新型作详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端包括：MCU嵌入式处理单元1、声音播报电路2、蓝牙通信电路3、车道天线数据接收电路4、车载电子标签数据接收电路5、指示灯和按键电路6、电源管理电路7、USB充电接口8、电池9。

MCU嵌入式处理单元1的型号为YC11XX；声音播报电路2的型号为8002X；蓝牙通信电路3的型号为YC11X；车道天线数据接收电路4的型号为SKY66XX、车载电子标签数据接收电路5的型号为SKY66XX；电源管理电路7的型号为TLV702，电池9的型号为18660。

MCU嵌入式处理单元1：通过通用单片机搭建该部分电路，数据解析算法运行在该处理单元上，控制声音播报电路、蓝牙通信等外围电路。MCU嵌入式处理单元1的电路连接如图5所示。

声音播报电路2，通过IO总线与MCU嵌入式处理单元1连接，主要是语音数字信号转换成模拟信号，并经过功率放大，把声音通过喇叭播放出来。这里选用的功率放大芯片是8002A。声音播报电路2的连接图11所示。

蓝牙通信电路3，通过IO总线与MCU嵌入式处理单元1连接，通过专用的BLE蓝牙芯片搭建该部分电路，目前常用的BLE芯片具有一定的处理运算能力和语音信号输出功能，所以MCU、BLE通信、声音播报三个功能也可通过一个BLE芯片实现。这里使用的是YC1121芯片，该芯片集成了BLE蓝牙通信功能，集成有一个Cortex-M0处理单元，而且具有DAC功能，可用于音频信号的输出。

车道天线数据接收电路4，通过SPI总线与MCU嵌入式处理单元1连接，通过专用的5.8G微波芯片实现，将接收到数据输出给MCU处理单元。为了达到更好的数据采集效果，该部分电路需要具有较高的接收灵敏度，并且应使用全向性天线。由于ETC通信具有两个通信信道，所以该部分电路需同时接收5.83G和5.84G两个信道上的数据。这里使用的是专用的DSRC微波芯片ET6606，MCU与微波芯片通过SPI方式连接和通信。车道天线数据接收电路4的连接如图7所示。

车载电子标签数据接收电路5，通过SPI总线与MCU嵌入式处理单元1连接，通过专用的5.8G微波芯片实现，将接收到数据输出给MCU处理单元。为了达到更好的数据采集效果，该部分电路需要具有较高的接收灵敏度，并且应使用全向性天线。由于ETC通信具有两个通信信道，所以该部分电路需同时接收5.79G和5.80G两个信道上的数据。实际上，如果该部分电路非必须，如果没有车载电子标签接收电路，只通过车道天线的下发数据，也可以提取到ETC扣费金额信息，只不过，车道天线单方面的数据，不能确定车载电子标签是否扣费成功。车道天线数据接收电路4的连接如图8所示。

指示灯和按键电路6，通过IO总线与MCU嵌入式处理单元1连接，指示灯可用户充电提醒等信息的提示，按键的设计，是为了实现消息重听、查看历史账单、设置音量等个性化功能。指示灯和按键直接连接在MCU的IO口上。指示灯的电路如图9所示；按键电路如图10所示。

电源管理电路7：主要是为MCU及其外围电路提供稳定电源，可将外部供电的电压转换成各个芯片的工作电压。电源管理电路7的连接如图2(a)所示。

USB充电接口8，通过IO总线与电源管理电路7连接，可为用户提供多路USB充电接口，当通过车载点烟器接口取电时，USB接口输出5V电压，支持为手机、PAD(掌上电脑)等电子设备充电。USB充电接口8的连接如图2(b)所示

电池9：产品支持内部电池供电，主要用于实现产品的实时时钟功能，断开外部供电时，时钟在电池的支撑下继续运行。本时钟功能可为ETC扣费记录添加时间信息，方便用户对账。电池和时钟功能非必须，即使去掉该部分功能的产品仍在本实用新型保护范围内。关于这个时间信息再展开说一下，ETC的交互信息中，也能提取到车道天线下发的交易时间，但是根据实际观察，目前道路上的车道天线计时不太统一，与实际时间存在一定时间差，所以为了让用户收到能查到准确的实际的ETC扣费时间，需要产品自身的时钟计时功能，并且该计时可在每次与手机连接时，自动同步对时。

本实用新型采用分析车载电子标签和车道天线微波数据获取扣费信息的设计和实现。车载语音模块、本地存储、蓝牙方式实现扣费信息实时播报、存储、记录上传的逻辑设计和实现，ETC通信数据采集和分析设计和实现，可以解析出扣费金额等信息。可以通过语音播报的方式，为用户展示ETC扣费金额，不会影响车主驾驶。扣费交易记录存储功能RTC时钟保证扣费时间信息的准确性；借助蓝牙通信功能，可将数据结果发送至手机，方便用户查看账单。

本实用新型可在车道天线对车载电子标签扣费过程中同步获取真实的扣费信息，并通过语音实时播报，通过蓝牙随时上传扣费记录，使车主实时获取当前扣费记录，并随时可查扣费记录。本实用新型在车内使用，车载USB或点烟器供电，不受使用场景限制，高速公路扣费、ETC停车场等场景。本实用新型保存的记录，也可作为其他途径获得的扣费记录的可信对比凭证。另外，无需车主绑定相关个人信息，也不会读取车主个人信息，扣费记录仅能用于客户个人使用，最大程度的保护了车主的信息安全。

该车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端能够采集ETC扣费交易中车道天线与车载电子标签之间的通信数据，根据该数据内容，解析出ETC扣费金额、站编号等信息。并且具有语音播报功能，语音播报比屏幕显示更加安全，不会影响车主驾驶。具有蓝牙通信功能，可连接手机，用户可通过手机查看自己的通行记录，还能为用户统计账单。在单次高速行程结束后，可以在ETC出口交易之后，为用户统计出本次高速行程的总金额。车载点烟器接口取电，即插即用，使用方便，也支持USB、OBD等其他取电方式。具有内部时钟电路，可以记录下产生ETC扣费的时间，方便用户对账。具有物理按键，可通过按键实现重听、上一条查询、设置等丰富功能。为减少干扰，提高解析成功率，可指定接收特定OBU的交互数据。

以支付宝为例，实测的ETC扣费信息，会明显发现通知信息和实际车辆通过时间存在严重滞后，并且扣费时间也存在不准确的现象，比如图4中第一张截图显示：2020-01-18实际通过高速，扣费信息3月8日才收到；行程时间:2020-01-18 09:14：01-2020-01-25 20：22：29行程时间长达7天，肯定是不对的，因为这个时间取自门架上的时间，门架时间不准确。除支付宝外，其他方式也同样存在此类问题。

如图4所示，2020-02-12 08:19:26广宁站扣费2.76元为例，选择此条支付宝扣费信息做对比的原因是，本条支付宝扣费信息虽然延迟获得了，但是扣费时间与车主实际同通行时间基本相符。

本实用新型方法实时获取如下实验数据，其中08:19:29.437为本实用新型记录的时间，加粗字体00000114为金额的16进制表示，单位为分：

08:19:29.437|TransChanRq|62BAB19A40779105010318010210805003020B0100000114211100008A763080DCAAC82BAA290011010224435E4343AC01030508475E43448EBCBD4A373033443300000000090000000001000001003AA3|55.9|18|0xFFFF

从实验数据可得出，扣费时间:08:19:29.437(437为ms)，金额为0x00000114即276分，2.76元，本实用新型不受使用场景限制，同时兼具实时性和准确性的优点。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端设置有：

用于控制声音播报电路、蓝牙通信外围电路的MCU嵌入式处理单元；

通过IO总线与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于将语音数字信号转换成模拟信号，实现声音播放的声音播报电路；

通过SPI总线与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于实现数据接收并传输给所述MCU嵌入式处理单元的车道天线数据接收电路；

通过SPI总线与所述MCU嵌入式处理单元相连接，用于将接收到数据输出给MCU嵌入式处理单元的车载电子标签数据接收电路。

2.如权利要求1所述的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述声音播报电路内部安装有功率放大装置，所述功率放大装置连接扬声器。

3.如权利要求1所述的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述MCU嵌入式处理单元还连接蓝牙通信电路，所述蓝牙通信电路内部安装有BLE蓝牙芯片。

4.如权利要求1所述的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述MCU嵌入式处理单元还连接用于实现信息提醒、消息重听、查看历史账单、设置音量的指示灯和按键电路。

5.如权利要求1所述的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述MCU嵌入式处理单元还连接用于提供稳定电源，将外部供电的电压转换成各芯片工作电压的电源管理电路。

6.如权利要求1所述的车载蓝牙ETC扣费信息语音播报终端，其特征在于，所述MCU嵌入式处理单元还连接用于提供多路USB充电的USB充电接口。

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