CN218629999U - 支持实现etc无线电环境监测的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种支持实现ETC无线电环境监测的设备，其中，该设备包括：ETC无线电环境监测主机，用于通过采集无线电信号参数来获取最大信号强度数据及其对应角度，并以此判断干扰源方位；云台，与ETC无线电环境监测主机相连接，用于支撑ETC无线电环境监测主机，并在的设备初始定位时进行精密调节和定位处理；三脚架，用于放置云台及云台上的ETC无线电环境监测主机，并将ETC无线电环境监测主机支撑到车内车载单元OBU高度，并模拟车载单元OBU和主通讯方向的RSU天线通讯过程。采用了本实用新型的该支持实现ETC无线电环境监测的设备，将多种干扰源统一成ETC以外的频段，大大简化系统，减轻设备重量，实现可移动，也可以满足ETC无线电环境监测功能和性能的要求。

Description

支持实现ETC无线电环境监测的设备

技术领域

本实用新型涉及无线电、射频定位和通信技术领域，具体是指一种支持实现ETC无线电环境监测的设备。

背景技术

伴随2019年底全国高速公路正式取消省界收费站，无线电子收费技术(Electronic Toll Collection，ETC)在社会公共交通基础设施中扮演了越来越重要的角色。作为一种依赖于射频(Radio Frequency，RF)通讯的车-路侧通讯技术，ETC设备的正常运行必然取决于其架设周边的无线电电磁环境。近些年来随着无线通讯技术的发展和电子设备的数量增加，无线电频谱资源日益稀少，ETC设备面临的电磁环境日益复杂。但长期以来，在高速公路出入口和路上龙门架处布置的ETC天线和设备只有开通阶段的功能性调试和测试，缺乏长期使用时对整个特定无线电频段环境的实时监测能力。另一方面，传统上采用分立元件和模拟射频前端的大型无线电监测设备由于体积庞大、耗电高等问题，并不适合在户外现场移动使用。

这些弊端大大限制了ETC无线电环境监测设备的应用范围。要满足ETC高速公路的日常维护需求，需要一种便携、现场可以快速搭建，可以监测ETC标准频段范围内各种电磁波及整个电磁环境的监测设备。要求具有较高的实用性和准确性，并能在各种户外环境下全天候工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供了一种支持实现ETC无线电环境监测的设备。

为了实现上述目的，本实用新型的一种支持实现ETC无线电环境监测的设备具体如下：

该支持实现ETC无线电环境监测的设备，其主要特点是，所述的设备包括：

ETC无线电环境监测主机，用于通过采集周围360度各角度的无线电信号参数来获取最大信号强度数据及其对应角度，并以此判断干扰源方位；

云台，与所述的ETC无线电环境监测主机相连接，用于支撑所述的ETC无线电环境监测主机，并在所述的设备初始定位时进行精密调节和定位处理；以及

三脚架，所述的三脚架用于放置所述的云台及云台上的ETC无线电环境监测主机，并将所述的ETC无线电环境监测主机支撑到车内车载单元OBU高度，并模拟车载单元OBU和主通讯方向的RSU天线通讯过程。

较佳地，所述的ETC无线电环境监测主机包括：

指南针，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备的摆放方向，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时所述的设备的摆放方向；

水平仪，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备相对于水平位置的倾斜角，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备相对于水平位置的倾斜角；

激光器，用于对所述的设备当前周边环境中的最强信号强度进行指向处理，以定位干扰源方向；以及

GPS，用于提供所述的ETC无线电环境监测设备的准确的地理位置，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备准确的地理位置。

较佳地，所述的设备还包括ETC无线电环境监测模块，所述的ETC无线电环境监测模块进一步包括射频信号采集板以及天线，且所述的射频信号采集板与天线相连接，并进行数据传输。

较佳地，所述的设备还包括：电机转台模块；

所述的电机转台模块通过卡口和所述的云台上的法兰盘进行固定连接，用于带动所述的ETC无线电环境监测模块进行水平方向上的圆周旋转。

较佳地，所述的设备还包括：电机驱动板；

所述的电机驱动板与所述的电机转台模块相连接，用于驱动所述的电机转台模块进行旋转。

较佳地，所述的设备还包括：可充电锂电池；

所述的可充电锂电池与所述的电机转台模块以及射频信号采集板相连接，用于为所述的电机转台模块以及射频信号采集板提供电源。

较佳地，所述的设备还包括：角度传感器；

所述的角度传感器与所述的射频信号采集板相连接，并进行数据传输，并用于获取与辅助控制所述的电机转台模块的旋转角度。

较佳地，所述的设备还包括：DSP数据处理器；

所述的DSP数据处理器与所述的射频信号采集板相连接，用于计算当前测量环境中360度全方位的所有测量数据中的最大信号强度以及所述的最大信号强度所对应的角度值。

较佳地，所述的设备还包括：极坐标液晶显示屏；

所述的极坐标液晶显示屏与所述的射频信号采集板相连接，用于显示所述的设备获取到GPS数据、360度所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度值。

较佳地，所述的设备还包括微控制单元，其中，所述的微控制单元包括：

第一AD管脚和第二AD管脚，所述的第一AD管脚和第二AD管脚用于将经过所述的设备放大处理后的带通滤波信号经过模数转换，转为数字信号；

第三AD管脚，用于将获取到的GPS数据传输至所述的微控制单元；

第一CON管脚，用于将经过转换后的所述的数字信号传输给所述的DSP数据处理器进行最大值的取值处理，并将得到的数据最大值及其对应的角度再通过所述的第一CON管脚传输至所述的微控制单元；

第二CON管脚，所述的微控制单元通过所述的第二CON管脚控制所述的电机驱动板；

第三CON管脚，所述的角度传感器将当前获取到的所述的电机转台模块的旋转角度信息通过所述的第三CON管脚传输至微控制单元；

第四CON管脚，用于将获取到的GPS数据、360度全方位所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度信息显示在所述的极坐标液晶显示屏上；以及

第五CON管脚，用于控制所述的设备中设置的天线扫描控制器。

采用了本实用新型的该支持实现ETC无线电环境监测的设备，将被动式雷达原理应用于高速公路ETC行业，将多种干扰源统一成ETC以外的频段，大大简化系统，减轻设备重量，实现可移动。且基本无需人工干预，便可实现主通讯方向的RSU天线通讯状态监测及交易区内对ETC交易区域360°无线电环境参数测量，快速捕获无线电干扰。可以满足ETC无线电环境监测功能和性能的要求。

附图说明

图1为本实用新型的支持实现ETC无线电环境监测的设备的硬件结构示意图。

图2为本实用新型在一具体实施方式中的ETC无线电环境监测模块的结构示意图。

图3为本实用新型在一具体实施方式中所使用的天线的PCB布线图。

图4为本实用新型在一具体实施方式中的增益方向图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

在详细说明根据本实用新型的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本实用新型的该支持实现ETC无线电环境监测的设备，所述的设备包括：

ETC无线电环境监测主机，用于通过采集周围360度各角度的无线电信号参数来获取最大信号强度数据及其对应角度，并以此判断干扰源方位；

云台，与所述的ETC无线电环境监测主机相连接，用于支撑所述的ETC无线电环境监测主机，并在所述的设备初始定位时进行精密调节和定位处理；以及

三脚架，所述的三脚架用于放置所述的云台及云台上的ETC无线电环境监测主机，并将所述的ETC无线电环境监测主机支撑到车内车载单元OBU高度，并模拟车载单元OBU和主通讯方向的RSU天线通讯过程。

请参阅图1所示，所述的ETC无线电环境监测主机包括：

指南针，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备的摆放方向，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时所述的设备的摆放方向；

水平仪，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备相对于水平位置的倾斜角，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备相对于水平位置的倾斜角；

激光器，用于对所述的设备当前周边环境中的最强信号强度进行指向处理，以定位干扰源方向；以及

GPS，用于提供所述的ETC无线电环境监测设备的准确的地理位置，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备准确的地理位置。

在本实用新型的一具体实施方式中，上述提及的指南针和水平仪不限于现有技术中常规使用的指南针和水平仪，也可以是数字式的指南针和水平仪，当本实用新型的指南针和水平仪采用数字式的指南针和水平仪时，则所述的数字式的指南针和水平仪将会和所述的射频信号采集板进行数据传输，以获取相应的数据。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括ETC无线电环境监测模块，所述的ETC无线电环境监测模块进一步包括射频信号采集板以及天线，且所述的射频信号采集板与天线相连接，并进行数据传输。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：电机转台模块；

所述的电机转台模块通过卡口和所述的云台上的法兰盘进行固定连接，用于带动所述的ETC无线电环境监测模块进行水平方向上的圆周旋转。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：电机驱动板；

所述的电机驱动板与所述的电机转台模块相连接，用于驱动所述的电机转台模块进行旋转。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：可充电锂电池；

所述的可充电锂电池与所述的电机转台模块以及射频信号采集板相连接，用于为所述的电机转台模块以及射频信号采集板提供电源。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：角度传感器；

所述的角度传感器与所述的射频信号采集板相连接，并进行数据传输，并用于获取与辅助控制所述的电机转台模块的旋转角度。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：DSP数据处理器；

所述的DSP数据处理器与所述的射频信号采集板相连接，用于计算当前测量环境中360度全方位的所有测量数据中的最大信号强度以及所述的最大信号强度所对应的角度值。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括：极坐标液晶显示屏；

所述的极坐标液晶显示屏与所述的射频信号采集板相连接，用于显示所述的设备获取到GPS数据、360度所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度值。

作为本实用新型的优选实施方式，所述的设备还包括微控制单元，其中，所述的微控制单元包括：

第一AD管脚和第二AD管脚，所述的第一AD管脚和第二AD管脚用于将经过所述的设备放大处理后的带通滤波信号经过模数转换，转为数字信号；

第三AD管脚，用于将获取到的GPS数据传输至所述的微控制单元；

第一CON管脚，用于将经过转换后的所述的数字信号传输给所述的DSP数据处理器进行最大值的取值处理，并将得到的数据最大值及其对应的角度再通过所述的第一CON管脚传输至所述的微控制单元；

第二CON管脚，所述的微控制单元通过所述的第二CON管脚控制所述的电机驱动板；

第三CON管脚，所述的角度传感器将当前获取到的所述的电机转台模块的旋转角度信息通过所述的第三CON管脚传输至微控制单元；

第四CON管脚，用于将获取到的GPS数据、360度全方位所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度信息显示在所述的极坐标液晶显示屏上；以及

第五CON管脚，用于控制所述的设备中设置的天线扫描控制器。

请参阅图2所示，在本实用新型的一具体实施方式中，所述的ETC无线电环境监测模块中设置有5.8GHz天线及射频信号采集板，其中，该射频信号采集板包括天线扫描控制器、功分器、高频带通滤波器、低频带通滤波器、射频放大器和微控制单元。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的5.8GHz天线采用矩形低副瓣、高增益的线极化微带天线结构，仅采集5.8GHz频段信号。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的5.8GHz天线为相控阵天线或者阵列天线，用于进行多波束扫描，对周围无线电空间中各角度的5.8GHz频段信号进行数据收集。

请参阅图3和图4所示，作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的5.8GHz天线采用中心馈电的馈电方式，微带天线工程设计调整增益、辐射方向图、半功率波瓣宽度等天线性能参数，解决中心馈电馈线本身辐射干扰方向图导致增益降低的问题。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的天线扫描控制器受微控制单元控制启用、关闭天线扫描功能。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的功分器为1分2型，适用于分配5.8GHz频段功率，并将天线接收传输来的射频信号均分为两路。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的高频带通滤波器采用高于5.8GHz的高边界带通滤波用于获得上边带的带通滤波信号。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的低频带通滤波器采用低于5.8GHz的低边界带通滤波用于获得下边带的带通滤波信号。

作为本实用新型的优选实施方式，上述所述的射频放大器用于放大带通滤波信号。

在实际应用当中，可以理解的是，该射频信号采集板上所包含的各个组成元件仅仅是示意性的，并非限制性的，其当可根据实际应用环境和需求进行相应组件的替换，而不限于上述列举出的组成元件。

在实际应用当中，将云台通过螺丝拧到三脚架上，从而将ETC无线电环境监测主机通过调节旋钮固定在云台上。

在本实用新型的一具体实施方式中，通过该支持实现ETC无线电环境监测的设备进行主通讯方向的RSU天线通讯状态监测，具体如下：

将设备放入RSU天线所在车道的地感线圈内，打开激光器，如果是第一次监测该车道天线，则调整设备姿态(包括设备方向、水平倾角、地理位置)，使得激光对着天线，如果在此之前监测过，则可以用以往的指南针、水平仪及GPS数据调整设备姿态。选择固定扫描模式，打开监测主机底座的设备开关，微控制单元的第五CON管脚通过天线扫描控制器控制天线进行扫描。天线各阵列采集到的射频信号通过功分器分为两路，两路一样的信号通过高带通来获得上边带的带通滤波信号，通过低带通来获得下边带的带通滤波信号，得到的两个带通滤波信号通过各自射频放大器放大之后传输到微控制单元MCU的第一AD管脚和第二AD管脚管脚，由微控制单元MCU将两个放大后的信号通过AD转换为数字信号，并进行反向标定来获得真实值。GPS数据通过第三AD管脚传输到微控制单元。微控制单元的第四CON管脚将GPS数据、无线电信号测量数据显示在极坐标液晶显示屏上。一方面可了解天线现有工作状态，另一方面可和上一次数据做对比，判断天线性能是否下降。第一次监测后可记录指南针、水平仪及GPS数据，确保同一天线无线电监测时环境相同，数据有可比性。

在本实用新型的一具体实施方式中，通过该支持实现ETC无线电环境监测的设备进行主360°无线电环境测量，具体如下：

按归零按钮，角度传感器则将当前角度信息通过第三CON管脚传输给微控制单元。如不为零，则微控制单元通过第二CON管脚控制电机驱动板驱动电机转台模块旋转至零度。选择360°扫描模式，打开监测主机底座的设备开关，微控制单元的第五CON管脚通过扫描控制器控制天线进行扫描，同时通过第二CON管脚控制电机驱动板驱动电机转台模块旋转360°。天线各阵列采集到的射频信号通过功分器分为两路，两路一样的信号通过高带通来获得上边带的带通滤波信号，通过低带通来获得下边带的带通滤波信号，得到的两个带通滤波信号通过各自射频放大器放大之后传输到微控制单元MCU的第一AD管脚和第二AD管脚，由微控制单元MCU将两个放大后的信号通过AD转换为数字信号，并进行反向标定来获得真实值。角度传感器则将当前角度信息通过第三CON管脚实时传输给微控制单元。所有转成的信号强度数字信号通过第一CON管脚传输给DSP数据处理器进行取最大值，得到的最大值及其对应角度再通过第一CON管脚返回给微控制单元。通过第二CON管脚控制电机驱动板结合角度传感器实时传回微控制单元的角度信息驱动电机转台模块将转动到最大值对应角度，打开激光器，此时激光器发射激光即为干扰源方向。GPS数据通过第三AD管脚传输到微控制单元。微控制单元第四CON管脚将GPS数据、360度所有无线电信号测量数据、最大信号强度及其对应角度显示在极坐标液晶显示屏上。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

采用了本实用新型的该支持实现ETC无线电环境监测的设备，将被动式雷达原理应用于高速公路ETC行业，将多种干扰源统一成ETC以外的频段，大大简化系统，减轻设备重量，实现可移动。且基本无需人工干预，便可实现主通讯方向的RSU天线通讯状态监测及交易区内对ETC交易区域360°无线电环境参数测量，快速捕获无线电干扰。可以满足ETC无线电环境监测功能和性能的要求。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备包括：

ETC无线电环境监测主机，用于通过采集周围360度各角度的无线电信号参数来获取最大信号强度数据及其对应角度，并以此判断干扰源方位；

云台，与所述的ETC无线电环境监测主机相连接，用于支撑所述的ETC无线电环境监测主机，并在所述的设备初始定位时进行精密调节和定位处理；以及

三脚架，所述的三脚架用于放置所述的云台及云台上的ETC无线电环境监测主机，并将所述的ETC无线电环境监测主机支撑到车内车载单元OBU高度，并模拟车载单元OBU和主通讯方向的RSU天线通讯过程。

2.根据权利要求1所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的ETC无线电环境监测主机包括：

指南针，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备的摆放方向，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时所述的设备的摆放方向；

水平仪，用于测量所述的ETC无线电环境监测设备相对于水平位置的倾斜角，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备相对于水平位置的倾斜角；

激光器，用于对所述的设备当前周边环境中的最强信号强度进行指向处理，以定位干扰源方向；以及

GPS，用于提供所述的ETC无线电环境监测设备的准确的地理位置，并用于还原同一收费站站口同一车道主通讯方向RSU天线测量时或其它周边无线电环境测量时设备准确的地理位置。

3.根据权利要求1所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括ETC无线电环境监测模块，所述的ETC无线电环境监测模块进一步包括射频信号采集板以及天线，且所述的射频信号采集板与天线相连接，并进行数据传输。

4.根据权利要求3所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：电机转台模块；

所述的电机转台模块通过卡口和所述的云台上的法兰盘进行固定连接，用于带动所述的ETC无线电环境监测模块进行水平方向上的圆周旋转。

5.根据权利要求4所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：电机驱动板；

所述的电机驱动板与所述的电机转台模块相连接，用于驱动所述的电机转台模块进行旋转。

6.根据权利要求4所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：可充电锂电池；

所述的可充电锂电池与所述的电机转台模块以及射频信号采集板相连接，用于为所述的电机转台模块以及射频信号采集板提供电源。

7.根据权利要求5所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：角度传感器；

所述的角度传感器与所述的射频信号采集板相连接，并进行数据传输，并用于获取与辅助控制所述的电机转台模块的旋转角度。

8.根据权利要求7所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：DSP数据处理器；

所述的DSP数据处理器与所述的射频信号采集板相连接，用于计算当前测量环境中360度全方位的所有测量数据中的最大信号强度以及所述的最大信号强度所对应的角度值。

9.根据权利要求8所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括：极坐标液晶显示屏；

所述的极坐标液晶显示屏与所述的射频信号采集板相连接，用于显示所述的设备获取到GPS数据、360度所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度值。

10.根据权利要求9所述的支持实现ETC无线电环境监测的设备，其特征在于，所述的设备还包括微控制单元，其中，所述的微控制单元包括：

第一AD管脚和第二AD管脚，所述的第一AD管脚和第二AD管脚用于将经过所述的设备放大处理后的带通滤波信号经过模数转换，转为数字信号；

第三AD管脚，用于将获取到的GPS数据传输至所述的微控制单元；

第一CON管脚，用于将经过转换后的所述的数字信号传输给所述的DSP数据处理器进行最大值的取值处理，并将得到的数据最大值及其对应的角度再通过所述的第一CON管脚传输至所述的微控制单元；

第二CON管脚，所述的微控制单元通过所述的第二CON管脚控制所述的电机驱动板；

第三CON管脚，所述的角度传感器将当前获取到的所述的电机转台模块的旋转角度信息通过所述的第三CON管脚传输至微控制单元；

第四CON管脚，用于将获取到的GPS数据、360度全方位所有无线电信号测量数据、最大信号强度以及所述的最大信号强度对应的角度信息显示在所述的极坐标液晶显示屏上；以及

第五CON管脚，用于控制所述的设备中设置的天线扫描控制器。

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