一種具有路徑識別功能的etc用復合式車載單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于智能交通技術領域，涉及一種具有路徑識別功能的ETC用復合式車載單元。
【背景技術】
[0002]ETCCElectronic Toll Collect1n，電子不停車收費)系統是目前國際上主要研究和推廣的自動電子收費系統，適用于高速公路以及交通繁忙的橋梁隧道環境下的車輛收費解決方案。0BU(0n-Board Unit，車載設備)是ETC系統的標準配件，用于安裝在車輛的前擋風玻璃上，當車輛通過ETC車道時，OBU與RSlXRoadside Unit，路側單元)等設備通訊，不需停車即可完成ETC收費。目前我國高速公路的路網結構越來越復雜，環網也越來越多，投資主體多元化，同時高速公路ETC已大部分實現了全國聯網。這樣就需要對在高速公路行駛的車輛進行精確的路徑識別，以實現在高速公路行駛的車輛“走多少路，交多少錢”，及在高速公路不同業主之間對所收取的通行費實現公平、合理的清分和拆帳。路徑識別技術是目前智能化交通領域的重要課題，不僅可以實現車輛和道路管理的信息化智能化，能有效提高交通效率并節約交通能源，而且對通行費額的計算和通行費的精確拆分有重要意義。目前我國高速公路ETC采用的路徑識別方法是在路徑識別點架設龍門架，上面按每車道安裝一個5.8G的微波天線(RSU)，在裝有ETC專用車載單元(OBU)的車輛經過時，將標識站的編碼寫入OBU和插入OBU的CPU卡內，來實現路徑識別，存在著需要在高速公路的路徑識別點安裝識別站。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，在車載單元內嵌入定制的專用GSM芯片，形成復合式車載單元(composie on-board unit，簡稱C-0BU)利用采集到的所經過的高速公路沿途的GSM基站的LAC和CELL ID代碼，就可進行路徑識別而無需在高速公路的路徑識別點安裝識別站。
[0004]本發明提供了一種具有路徑識別功能的ETC用車載單元，包括MCU、5.SG射頻模塊、雙界面CPU卡、ESAM模塊、電源模塊，其特征在于，還包括GSM模塊；MCU控制著車載單元的工作流程，協調各模塊的協同工作;GSM模塊連接MCU，采集GSM基站信息;5.8G射頻模塊連接MCU，采集設置于龍門架上的路側單元發送的信息;雙界面CPU卡雙界面CPU卡存儲用戶電子錢包、高速公路進出站信息及交易記錄;ESAM模塊與所述路側單元的相互認證；電源模塊提供電力。
[0005]優選地是，電源模塊包括高容量的磷酸鐵鋰電池、太陽能充電板及電源管理芯片，電源管理芯片連接MCU，磷酸鐵鋰電池連接電源管理芯片，太陽能充電板連接磷酸鐵鋰電池。
[0006]優選地是，還包括防拆卸模塊，防拆卸模塊具有機械觸點和軟件觸發的雙重防拆判斷機制，能有效地防止車載單元從所安裝的車輛上非法拆卸及車載單元本身的非法開蓋，確保設備正常、安全、可靠的工作。
[0007]優選地是，還包括加速度傳感器，加速度傳感器用于激活車載單元。
[0008]優選地是，還包括顯示模塊，顯示模塊采用OLED液晶屏。
[0009]本公開的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果:多種技術手段搭配使用，基本解決了 MTC車道及ETC車道入口車輛的多義性路徑識別問題，實現路徑的精確識別，做到“走多少路，繳多少費”及在高速公路不同業主之間公平、合理的拆賬、清分，只需要現有的ETC路徑標識設備即可同時對MTC和ETC車輛進行路徑標識，充分利用通信網絡中的GSM基站，就可實現多義性路徑識別，而無需在高速公路的路徑識別點安裝識別站。節約了建設費用，方便了用戶，提高了高速公路收費處車輛通行效率。
[0010]應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。
【附圖說明】
[0011]此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
[0012]圖1是根據一示例性實施例示出的具有路徑識別功能的ETC用車載單元結構圖。
[0013]圖2是根據一示例性實施例示出的電源模塊結構圖。
[0014]圖3是根據一示例性實施例示出的具有路徑識別功能的ETC用車載單元結構圖。
【具體實施方式】
[0015]這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0016]在進行實施例描述之前，需要說明的是，為了說明的方便及具體化，本組實施例面向具有路徑識別功能的ETC用車載單元，但并不僅限于實施例中列舉所限定的范圍。
[0017]以下示例性實施例中的具有路徑識別功能的ETC用車載單元僅僅是示例性描述，與ETC具有相同特點的其他也同樣適用。
[0018]所有的移動網絡基站(包括中國移動、中國電信、中國聯通)都有它自己唯一的全球代碼，這些代碼包括MCC (Mobile Country Code )移動設備國家代碼、MNC(MobileNetwork Code )移動設備網絡代碼(運營商)、LAC(Locat1n Area Code)位置區碼、CELLID (Cell Identificat1n)小區標識碼等等。為解決高速公路多義性路徑識別問題，只要將高速公路沿線的移動網絡基站的LAC(Locat1n Area Code)位置區碼和CELL ID (CellIdentificat1n)小區標識碼與相應的高速公路路段名稱對應。當裝有本車載單元(composie on-board unit，C_0BU)的車輛在高速公路行駛時，定時采集GSM基站的LAC和CELL-1D，并保存在車載單元(C-0BU)和雙界面CPU卡內，在駛離高速公路時，無論是走ETC車道還是走MTC車道，均可讀出保存在C-OBU或雙界面CPU卡內的一系列GSM基站的LAC和CELLID信息，通過收費系統里已構建的數學模型的計算，查找對應的高速公路路段名稱，即可得到車輛實際行駛路徑，從而實現路徑的精確識別，做到“走多少路，繳多少費”及在高速公路不同業主之間公平、合理的拆賬、清分。
[0019]圖1是本發明實施例所述的具有路徑識別功能的ETC用車載單元結構圖。車載單元C-OBU是一種復合式，車載單元包括M⑶1、631模塊2、5.86射頻模塊3、雙界面CPU卡4、ESAM模塊5。
[0020]MCU I為微處理器模塊，M⑶是車載單元C-OBU的核心模塊，裝載有固件程序，控制著車載單元C-OBU的工作流程，協調各模塊的協同工作。由于車載單元C-OBU需要遠程與RSU(路側單元)及GSM基站進行數據交換，必須在有源模式下工作，因此在設計時要考慮C-OBU的低功耗問題，C-OBU的微處理器選擇低功耗的M⑶。M⑶為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機、ARM系列等。
[0021]GSM模塊2為定制的專用GSM芯片。通用GSM芯片功能強大，包括了通話、短信收發、MP3、GPS定位等諸多功能，而且必須插入S頂卡，向運營商繳納費用才能工作。另外功耗也很大，價格高，不適合在C-OBU里采用。專門設計了專用GSM芯片，只具備采集GSM基站LAC和CELL ID信息功能，無需插入S頂卡，也無需向運營商繳納任何費用既能正常工作，功耗成本大大降低。實現在現有ETC用車載單元中嵌入定制的GSM芯片，形成ETC用復合式車載單元(C-OBU)0
[0022]5.8G射頻模塊3將5.8G的高頻信號解調到基帶或者將基帶信號調制至5.8G的高頻，基于5.SGHz頻段專用短距離通訊(DSRC)技術，采用了“兩片式電子標簽+雙界面CPU卡”的技術方案，完全兼容現有的ETC用車載單元(OBU)，遵循國家標準《GB/T 20851電子收費專用短程通信》及《收費公路聯網電子不停車收費技術要求》(交通運輸部2011年第13號)。
[0023]雙界面CPU卡4存儲用戶電子錢包、高速公路進出站信息及交易記錄等，具有接觸和非接觸兩個和外界進行信息交換的界面，當車輛走ETC車道時，它通過接觸界面和C-OBU的微處理器進行信息交換，如果車輛走的是MTC(人工收費)車道，則雙界面CPU卡通過非接觸界面和收費崗亭內的非接觸式讀卡器進行信息交換。
[0024]ESAM模塊5主要是用來與RSU的相互認證、存儲系統和車輛信息，確保交易安全可靠，符合PB0C2.0規范。
[0025]電源模塊7提供電力。
[0026]圖2是本發明實施例所述的電源模塊結構圖。電源模塊7包括電源管理芯片71、高容量的磷酸鐵鋰電池72及太陽能充電板73。電源管理芯片71在MCUl的控制下為其他模塊供電，當其中某些模塊無需工作時，及時將其斷電，以最大限度的節約電能。太陽能充電板73在有太陽的情況下即可為鋰電池補充電能。
[0027]磷酸鐵鋰電池，容量大，壽命長，外置太陽能充電板，并配置了電源管理芯片，具有低電壓保護、電池“過充過放”保護功能。
[0028]車載電源充電接口，在緊急情況下，可通過車載電源對C-OBU充電。
[0029]圖3是本發明實施例所述的具有路徑識別功能的ETC用車載單元結構圖。車載單元C-OBU是一種復合式，車載單元包括M⑶1、631模塊2、5.86射頻模塊3、雙界面CPU卡4、ESAM模塊5、顯示模塊6、電源模塊7、防拆卸模塊8、加速度傳感器9。
[0030]MCU I為微處理器模塊，M⑶是車載單元C-OBU的核心模塊，裝載有固件程序，控制著車載單元C-OBU的工作流程，協調各模塊的協同工作。由于車載單元C-OBU需要遠程與RSU(路側單元)及GSM基站進行數據交換，必須在有源模式下工作，因此在設計時要考慮C-OBU的低功耗問題，C-OBU的微處理器選擇低功耗的M⑶。M⑶為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機、ARM系列等。
[0031]GSM模塊2為定制的專用GSM芯片。通用GSM芯片功能強大，包括了通話、短信收發、MP3、GPS定位等諸多功能，而且必須插入S頂卡，向運營商繳納費用才能工作。另外功耗也很大，價格高，不適合在C-OBU里采用。專門設計了專用GSM芯片，只具備采集GSM基站LAC和CELL ID信息功能，無需插入S頂卡，也無需向運營商繳納任何費用既能正常工作，功耗成本大大降低。
[0032]5.8G射頻模塊3將5.8G的高頻信號解調到基帶或者將基帶信號調制至5.8G的高頻，基于5.SGHz頻段專用