RU226557U1

RU226557U1 - TRANSPONDER BASED ON DSRC FOR TRAVEL ON TOLL ROADS

Info

Publication number: RU226557U1
Application number: RU2023113825U
Authority: RU
Inventors: Андрей Васильевич Филатов; Антон Даниилович Полянский
Original assignee: Акционерное общество "Пауэр Синтез"; Андрей Васильевич Филатов
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2024-06-10

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, входящим в состав систем взимания платы за проезд, а именно к размещаемым на транспортных средствах бортовым устройствам (транспондерам), которые могут быть опрошены посредством радиосвязи малой дальности или связи стандарта DSRC (специализированная связь на коротких расстояниях). Расширение функциональных возможностей транспондера за счет возможности осуществления персонификации транспондера непосредственно пользователем и реализации дополнительных функций с использованием NFC-технологии достигается тем, что транспондер на основе DSRC для проезда по платным дорогам, включающий размещенные в корпусе снабженный блоком памяти микроконтроллер, приемопередатчик DSRC-сигнала, пьезоэлектрический излучатель, источник питания, дополнительно содержит установленный в корпусе транспондера связанный с микроконтроллером NFC-модуль, снабженный блоком памяти. The utility model relates to devices included in toll collection systems, namely on-board devices (transponders) placed on vehicles, which can be interrogated via short-range radio communications or DSRC (Dedicated Short Range Communications) communications. Expanding the functionality of the transponder due to the possibility of personalizing the transponder directly by the user and implementing additional functions using NFC technology is achieved by the fact that a DSRC-based transponder for travel on toll roads, including a microcontroller located in a housing equipped with a memory unit, a DSRC signal transceiver, a piezoelectric The emitter, power source, additionally contains an NFC module installed in the transponder housing, connected to the microcontroller, and equipped with a memory unit.

Description

Полезная модель относится к устройствам, входящим в состав систем взимания платы за проезд, а именно к размещаемым на транспортных средствах бортовым устройствам (транспондерам), которые могут быть опрошены посредством радиосвязи малой дальности или связи стандарта DSRC (специализированная связь на коротких расстояниях).The utility model relates to devices included in toll collection systems, namely on-board devices (transponders) placed on vehicles, which can be interrogated via short-range radio communications or DSRC (Dedicated Short Range Communications) communications.

Известны широко используемые в системах взимания платы за проезд транспондеры на основе DSRC для проезда по платным дорогам, включающие размещенные в корпусе снабженный блоком памяти микроконтроллер, приемопередатчик DSRC-сигнала, пьезоэлектрический излучатель, источник питания (см., например, статью «Системы оплаты проезда на основе DSRC снаружи и внутри». Интернет-сайт https://habr.com/ru/articles/240047/). Transponders based on DSRC for travel on toll roads, widely used in toll collection systems, are known, including a microcontroller located in a housing equipped with a memory unit, a DSRC signal transceiver, a piezoelectric emitter, a power source (see, for example, the article “Toll payment systems on based on DSRC outside and inside".

К недостаткам известных транспондеров можно отнести необходимость персонификации транспондера путем внесения идентификационных данных пользователя в память микроконтроллера только с использованием специальной процедуры, которая может быть выполнена, например, на пункте продаж, что затрудняет использование транспондера. The disadvantages of known transponders include the need to personalize the transponder by entering user identification data into the microcontroller memory only using a special procedure that can be performed, for example, at a point of sale, which makes using the transponder difficult.

Наиболее близким к предлагаемому является транспондер на основе DSRC для проезда по платным дорогам, включающий размещенные в корпусе снабженный блоком памяти микроконтроллер, приемопередатчик DSRC-сигнала, пьезоэлектрический излучатель, источник питания (Патент РФ № 2619530, МПК G07B 15/00 публ. 20.04.2003). The closest to the proposed one is a DSRC-based transponder for travel on toll roads, which includes a microcontroller located in a housing equipped with a memory unit, a DSRC signal transceiver, a piezoelectric emitter, and a power source (RF Patent No. 2619530, IPC G07B 15/00 published 04/20/2003 ).

К недостаткам известного транспондера также можно отнести необходимость персонификации транспондера путем внесения идентификационных данных пользователя в память микроконтроллера только с использованием специальной процедуры, которая может быть выполнена, например, на пункте продаж, что затрудняет использование транспондера. The disadvantages of the known transponder also include the need to personalize the transponder by entering user identification data into the memory of the microcontroller only using a special procedure that can be performed, for example, at a point of sale, which makes using the transponder difficult.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической проблемы и достижение технического результата, состоящего в расширении функциональных возможностей транспондера за счет возможности осуществления персонификации транспондера непосредственно пользователем и реализации дополнительных функций с использованием NFC-технологии.The proposed utility model is aimed at solving a technical problem and achieving a technical result, which consists in expanding the functionality of the transponder due to the possibility of personalizing the transponder directly by the user and implementing additional functions using NFC technology.

Данный технический результат достигается тем, что транспондер на основе DSRC для проезда по платным дорогам, включающий размещенные в корпусе снабженный блоком памяти микроконтроллер, приемопередатчик DSRC-сигнала, пьезоэлектрический излучатель, источник питания, дополнительно содержит установленный в корпусе транспондера связанный с микроконтроллером NFC-модуль, снабженный блоком памяти. This technical result is achieved in that a DSRC-based transponder for travel on toll roads, including a microcontroller located in a housing equipped with a memory unit, a DSRC signal transceiver, a piezoelectric emitter, a power supply, additionally contains an NFC module installed in the transponder housing and connected to the microcontroller, equipped with a memory unit.

Наличие установленного в корпусе транспондера связанного с микроконтроллером NFC-модуль, снабженного блоком памяти, позволяет с использованием известных преимуществ NFC технологии (быстрота соединения, высокий уровень защиты за счет малой дистанции считывания) осуществить процедуру персонификации транспондера при использовании мобильного телефона, поддерживающего обмен данных по NFC, и установленным приложением, а также реализовать дополнительные функции, обеспечиваемые приложением. The presence of an NFC module installed in the transponder housing connected to the microcontroller, equipped with a memory block, allows, using the well-known advantages of NFC technology (fast connection, high level of protection due to the short reading distance), to carry out the procedure for personifying the transponder when using a mobile phone that supports data exchange via NFC , and the installed application, as well as implement additional functions provided by the application.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого транспондера на основе DSRC для проезда по платным дорогам.The drawing shows a block diagram of a proposed DSRC based transponder for toll roads.

Транспондер содержит корпус 1, в котором размещены микроконтроллер 2 с блоком памяти 3, связанный с пьезоэлектрическим излучателем 4 и приемопередатчиком 5 DSRC-сигнала, который связан с антенной 6. Также в корпусе 1 установлен NFC-модуль 7, снабженный блоком памяти 8, связанный с микроконтроллером 2. Питание микроконтроллера 2, приемопередатчика 5 DSRC-сигнала и NFC-модуля 7 осуществляется при помощи автономного источника 9 питания, например батарейки.The transponder contains a housing 1, which houses a microcontroller 2 with a memory unit 3, connected to a piezoelectric emitter 4 and a DSRC signal transceiver 5, which is connected to an antenna 6. Also installed in the housing 1 is an NFC module 7, equipped with a memory unit 8, connected to microcontroller 2. The microcontroller 2, the DSRC signal transceiver 5 and the NFC module 7 are powered using an autonomous power source 9, for example a battery.

Микроконтроллер 2 содержит в себе основную программу, реализующую алгоритм работы транспондера в системе взимания платы за проезд, согласно стандартам EN 12795 на канальном уровне, EN 12834 на прикладном уровне, EN 13372 профили DSRC 0/1 L1-B, EN 15509 Интероперабельный профиль приложения для электронного взимания платы (Глобальная спецификация для связи ближнего действия), ISO TS 21719 2 202 Персонализация бортового оборудования, ТС ISO 17264 Интерфейс приложения для автоматической идентификации, а также подпрограммы управления приемопередатчиком 5 DSRC-сигнала, пьезоэлектрическим излучателем 4 и NFC-модулем 7. Microcontroller 2 contains the main program that implements the transponder operation algorithm in the toll collection system, in accordance with the standards EN 12795 at the link level, EN 12834 at the application level, EN 13372 profiles DSRC 0/1 L1-B, EN 15509 Interoperable application profile for electronic toll collection (Global specification for short-range communications), ISO TS 21719 2 202 Personalization of on-board equipment, TS ISO 17264 Application interface for automatic identification, as well as routines for controlling the DSRC signal transceiver 5, the piezoelectric emitter 4 and the NFC module 7.

Пьезоэлектрический излучатель 4 служит для воспроизведения звукового сигнала и оповещения пользователя устройства. The piezoelectric emitter 4 serves to play a sound signal and notify the user of the device.

Приемопередатчик 5 DSRC-сигнала обеспечивает совместимость устройства с системой взимания платы за проезд согласно стандарту EN 12253 на физическом уровне и выполнен на основе известных микросхем, например, как в приведенных выше аналогах.The DSRC signal transceiver 5 ensures compatibility of the device with the toll collection system in accordance with the EN 12253 standard at the physical level and is based on known microcircuits, for example, as in the above analogues.

Антенна 6 служит для приема и передачи радиоволн на частотах 5.855 ГГц - 5.925 ГГц.Antenna 6 is used to receive and transmit radio waves at frequencies 5.855 GHz - 5.925 GHz.

NFC-модуль 7 позволяет реализовать дополнительные функции при использовании с мобильным телефоном, поддерживающим обмен данных по NFC, и установленным приложением такие как: занесение и хранение персональной информации о владельце, внесение изменений в информацию о владельце (платежной информации, информации о транспортном средстве, возможность выбора профиля и тарифа, то есть использовать один физический транспондер для разных транспортных средств.NFC module 7 allows you to implement additional functions when used with a mobile phone that supports data exchange via NFC and an installed application, such as: entering and storing personal information about the owner, making changes to information about the owner (payment information, information about the vehicle, the ability selecting a profile and tariff, that is, using one physical transponder for different vehicles.

Предлагаемый транспондер на основе DSRC для проезда по платным дорогам функционирует следующим образом.The proposed DSRC based transponder for toll roads operates as follows.

При персонализации транспондера по NFC процесс выглядит следующим образом.When personalizing a transponder via NFC, the process is as follows.

Транспондер помещается в зону покрытия NFC-сигнала, и с помощью мобильного телефона, позволяющего не только считывать, но и записывать NFC метки, и соответствующего программного обеспечения, происходит процедура обновления данных в NFC-модуле 7 с использованием, например, шифрования по ГОСТ Р 34.12-2015 (алгоритм шифрования «Кузнечик»). Причем для увеличения срока жизни батареи и улучшения энергоэффективности устройства микроконтроллер 2 и приемопередатчик 5 DSRC-сигнала находятся в режиме сна (энергосбережения). Более подробную информацию по персонификации пользователя, внесения изменений в данные NFC-модуля 7 и т.п., можно получить, например, из статьи «NFC в смартфоне: что это, для чего нужен модуль и как им пользоваться». Интернет-сайт https://www.kp.ru/guide/nfc-v-smartfone.html.The transponder is placed in the coverage area of the NFC signal, and with the help of a mobile phone, which allows not only reading but also writing NFC tags, and the corresponding software, the procedure for updating the data in the NFC module 7 occurs using, for example, encryption in accordance with GOST R 34.12 -2015 (Grasshopper encryption algorithm). Moreover, to increase the battery life and improve the energy efficiency of the device, the microcontroller 2 and the DSRC signal transceiver 5 are in sleep mode (energy saving). More detailed information on user personalization, making changes to NFC module 7 data, etc., can be obtained, for example, from the article “NFC in a smartphone: what is it, what is the module for and how to use it.” Website https://www.kp.ru/guide/nfc-v-smartfone.html.

При проезде дорожного пункта оплаты транспондер, являясь пассивным устройством, по стандарту для ответа на запрос модулирует падающую на него волну от излучателя (не показан). Инициатором сессии является излучающее устройство, а транспондер только отвечает на запросы. При въезде в зону покрытия излучающего устройства и обнаружении модулированного сигнала приемопередатчик DSRC-сигнала 5 генерирует прерывание и пробуждает микроконтроллер 2. После пробуждения микроконтроллер 2 обновляет персональные данные, последовательно считывая их. Сначала считывает информацию с NFC-модуля 7 по интерфейсу I2C и декодирует информацию (ГОСТ Р 34.12-2015 (алгоритм шифрования «Кузнечик»), при наличии информации на встроенной в NFC-модуль 7 энергонезависимой памяти, затем из встроенного блока памяти 3, выбор актуальной информации производится по сравнению временных меток, которые хранятся вместе с персональными данными, актуальной считается более поздняя временная метка. When passing a road toll point, the transponder, being a passive device, according to the standard, modulates the incident wave from the emitter (not shown) to respond to a request. The session initiator is the emitting device, and the transponder only responds to requests. When entering the coverage area of the emitting device and detecting a modulated signal, the DSRC signal transceiver 5 generates an interrupt and wakes up the microcontroller 2. After waking up, the microcontroller 2 updates the personal data by sequentially reading them. First, it reads information from the NFC module 7 via the I2C interface and decodes the information (GOST R 34.12-2015 (Grasshopper encryption algorithm), if there is information on the non-volatile memory built into the NFC module 7, then from the built-in memory unit 3, selecting the current one information is produced by comparing time stamps that are stored together with personal data; the latest timestamp is considered current.

При передаче сигнала от излучающего устройство к транспондеру используется амплитудная модуляция и данные, закодированные с использованием «FM0»кодирования. При приеме сигнала приемопередатчик DSRC-сигнала 5 только демодулирует поступающий сигнал от излучающего устройства и передает его на микроконтроллер 2. When transmitting a signal from the emitting device to the transponder, amplitude modulation and data encoded using “FM0” coding are used. When receiving a signal, the DSRC signal transceiver 5 only demodulates the incoming signal from the emitting device and transmits it to the microcontroller 2.

Далее происходит декодирование информации в режиме реального времени, то есть к моменту конца передачи от излучающего устройство к транспондеру все полученные данные уже декодированы и начинается процесс обработки данных и формирования ответа. Ответ формируется согласно стандарту «EN15509 Интероперабельный профиль приложения для электронного взимания платы (Глобальная спецификация для связи ближнего действия)». После формирования ответа микроконтроллер 2 генерирует специальную последовательность данных для передачи в приемопередатчик 5 DSRC-сигнала для передачи ответа к излучающему устройству. По получении специальной команды от излучающего устройства транспондер может сформировать сигнал, используя широтно-импульсную модуляцию, и передать его на пьезоэлектрический излучатель 4 для генерации звукового сигнала и оповещения водителя. После завершения сессии микроконтроллер 2 переводит в режим энергосбережения приемопередатчик 5 DSRC-сигнала, и сам уходит в режим энергосбережения до следующей генерации прерывания от приемопередатчика 5 DSRC-сигнала.Next, the information is decoded in real time, that is, by the end of the transmission from the emitting device to the transponder, all received data has already been decoded and the process of data processing and response generation begins. The response is generated according to the standard “EN15509 Interoperable Application Profile for Electronic Toll Collection (Global Specification for Short Range Communications)”. After generating the response, the microcontroller 2 generates a special data sequence for transmitting a DSRC signal to the transceiver 5 to transmit the response to the emitting device. Upon receiving a special command from the emitting device, the transponder can generate a signal using pulse width modulation and transmit it to the piezoelectric emitter 4 to generate a sound signal and alert the driver. After the session is completed, microcontroller 2 switches the DSRC signal transceiver 5 to power saving mode, and itself goes into power saving mode until the next generation of an interrupt from the DSRC signal transceiver 5.

Предлагаемый транспондер на основе DSRC для проезда по платным дорогам обладает широкими функциональными возможностями за счет возможности осуществления персонификации транспондера непосредственно пользователем и реализации дополнительных функций с использованием NFC технологии. The proposed DSRC-based transponder for travel on toll roads has broad functionality due to the ability to personalize the transponder directly by the user and implement additional functions using NFC technology.

Claims

A DSRC-based transponder for travel on toll roads, including a microcontroller located in a housing equipped with a memory unit, a DSRC signal transceiver, a piezoelectric emitter, a power source, characterized in that it additionally contains an NFC module installed in the transponder housing, connected to the microcontroller and equipped with a memory unit , designed to interact with the user’s mobile phone only if it is necessary to personalize the transponder and the absence of such interaction when passing a road toll point.