一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高速公路聯(lián)網(wǎng)收費多義性路徑識別系統(tǒng)，特別涉及一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車載單元和路側(cè)單元；其中路側(cè)單元包含標識基站、中繼基站和終端基站。本實用新型的有益效果在于：克服了頻分復(fù)用技術(shù)帶來的諧波信號淹沒車載單元上傳信號的缺點，克服了時分復(fù)用技術(shù)帶來的標識成功率下降和車載單元功耗增加的缺點，克服了相鄰基站同頻干擾問題，實現(xiàn)了單、雙向標識系統(tǒng)的相互兼容，保證了系統(tǒng)的高標識成功率和低功耗長壽命，達到了雙向多義性路徑標識系統(tǒng)的實用目的。
【專利說明】一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高速公路聯(lián)網(wǎng)收費多義性路徑識別系統(tǒng)，特別涉及一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有高速公路聯(lián)網(wǎng)收費多義性路徑識別方案，一般采用RFID射頻識別技術(shù)。通常路側(cè)單元以單向廣播的方式，連續(xù)發(fā)布路徑標識信息，車載單元采用固定周期、定時喚醒方式搜索接收路側(cè)單元發(fā)布的路徑信息；路側(cè)單元單向廣播、連續(xù)不斷的發(fā)布路徑標識信息，保證了車載單元在有效標識區(qū)域隨時可以接收標識信息，確保了車載單元的標識成功率；車載單元以固定周期、定時喚醒搜索接收標識信息，保證了車載單元以最低功耗完成搜索和標識。單向標識系統(tǒng)，很好的解決了高速公路聯(lián)網(wǎng)收費多義性路徑識別問題，使高速公路業(yè)主在收取車輛通行費時，按精確路徑收費，按實際路徑拆分成為可能。
[0003]隨著技術(shù)的進步和管理的更高需求，高速公路業(yè)主對多義性路徑識別系統(tǒng)提出了更高的要求，在保證路徑識別的同時，要求提供標識點車輛的即時流量統(tǒng)計，提供車輛的在途信息，提供道路的暢通程度數(shù)據(jù)等，原有的單向廣播標識系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足新的需求。要適時的滿足業(yè)主的要求，就必須采用能夠完成雙向數(shù)據(jù)通信功能的雙向路徑識別系統(tǒng)。車載單元在接收路徑標識信息的同時，還要上傳車載單元ID號，用以表明車輛所在位置；路側(cè)單元在下傳路徑標識信息的同時，能夠接收車載單元上傳的車載單元ID號，用以即時收集通過標識點的車輛信息。系統(tǒng)在完成雙向數(shù)據(jù)交互的同時，必須保持原有單向標識系統(tǒng)的高成功標識率和車載單元的低功耗長壽命，并保持單、雙向標識系統(tǒng)相互兼容，為此，出現(xiàn)有米用頻分復(fù)用技術(shù)的雙向標識系統(tǒng)，也出現(xiàn)有米用時分復(fù)用技術(shù)的雙向標識系統(tǒng)。
[0004]然而，當采用頻分復(fù)用技術(shù)來實現(xiàn)時，為確保標識的成功率和保證與單向標識系統(tǒng)的兼容，下傳標識信息還是采用原有的廣播方式，連續(xù)發(fā)送標識信息，車載單元接收保存標識信息后，在另一個頻道上傳車載單元ID號，路側(cè)單元的接收器工作在車載單元上傳頻道上，以便接收車載單元的上傳信息；雖然路側(cè)單元的接收和發(fā)送工作在不同的頻道，避免了信道阻塞，實現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)通訊，但是，由于車載單元非?？量痰牡凸囊?，決定了車載單元上傳的信號強度相對路側(cè)單元下傳頻道的信號強度，就顯得非常的微弱，路側(cè)單元下傳頻道工作時所產(chǎn)生的諧波信號強度和透過車體上傳到達路側(cè)單元接收器時的信號強度可以相比擬，甚至諧波信號強度比上傳信號強度更強，直接淹沒上傳信號，嚴重的影響了上傳信號被接收的成功率。
[0005]當采用時分復(fù)用技術(shù)時，路側(cè)單元通常采用簡單的時序，在發(fā)送時段發(fā)送路徑標識信息，在發(fā)送間隔接收車載單元上傳ID號信息，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊；由于路側(cè)單元采用時分復(fù)用技術(shù)，路徑標識信息是間斷性發(fā)送，如果采用原有的單向標識系統(tǒng)車載單元間歇性搜索接收工作機制，就很難保證車載單元能夠搜索到路側(cè)標識單元的發(fā)送信息，也就無法保證高的標識成功率；當然我們可以讓車載單元的搜索時間窗口大于路側(cè)單元發(fā)送的時序周期，來保證標識的成功率，但面臨的另一個嚴重問題是，車載單元由于加大了搜索時間窗口，極大的增加了車載單元的功耗，嚴重影響車載單元使用壽命；同時由于改變了車載單元的搜索時間窗口，也就影響了和原有單向標識系統(tǒng)的兼容性。時分復(fù)用技術(shù)，講究的是分配到的時間間歇內(nèi)沒有被其他信號占用，考慮到實際使用場景，在高速公路聯(lián)網(wǎng)收費多義性路徑識別系統(tǒng)中，會存在相鄰標識基站發(fā)射的標識信息相互覆蓋的可能，就又會引發(fā)同頻干擾，影響車載單元的數(shù)據(jù)上傳。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型為克服上述的不足之處，目的在于提供一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，達到了雙向多義性路徑標識系統(tǒng)的實用目的。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案達到上述目的:一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)包括車載單元和路側(cè)單元；其中路側(cè)單元包含標識基站、中繼基站和終端基站；車載單元以固定的時間周期Tl定時喚醒，在下行頻率Fl上快速搜尋路側(cè)單元標識基站的路徑標識信息；路側(cè)單元的標識基站以固定的時間周期T2，用下行頻率Fl連續(xù)發(fā)送一個特定時序的路徑標識信息；中繼基站工作在車載單元上行頻率F2上，連續(xù)等待車載單元的上傳信息；終端基站也工作在上行頻率F2上，連續(xù)等待接收中繼基站的下行確認信息。
[0008]當車載單元進入路側(cè)單元標識基站有效標識區(qū)的第一次定時喚醒接收時，將呈現(xiàn)以下兩種工作流程:
[0009](I)車載單元的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送時段內(nèi)，此時車載單元接收并保存路徑標識信息，同時車載單元完成和路側(cè)單元標識基站時序的同步，延時一個路側(cè)單元標識基站的固定時間周期T2后，準確的在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送間隔時段內(nèi)，用上行頻率F2上傳車載單元的ID號；工作在上行頻率F2上的路側(cè)單元的中繼基站，接收處理車載單元上傳的ID號，并快速回傳確認信息；車載單元如果接收到確認信息后，恢復(fù)到下行工作頻率F1，并進入以Tl為喚醒時間周期的定時喚醒工作狀態(tài)，只有當進入新的標識區(qū)域時，才可重復(fù)上述標識、上傳過程；如果車載單元沒有接收到確認信息，車載單元將以T2為喚醒周期工作，確保車載單元下一次喚醒時間，落在路側(cè)單元標識基站發(fā)送的特定時序的下一個發(fā)送間隔時段內(nèi)，因而可再次上傳車載單元的ID號，可重復(fù)上傳直到上傳成功，重復(fù)次數(shù)最多不超過上傳限定次數(shù)。工作在上行頻率F2上的路側(cè)單元終端基站，接收并處理路側(cè)單元中繼基站的下行確認信息，作為對經(jīng)過車輛信息的收集。
[0010](2)車載單元的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送間隔時段內(nèi)，車載單元沒有搜索到路側(cè)單元標識基站的標識信息后進入休眠，當車載單元再次定時喚醒時，路側(cè)單元標識基站的特定時序可以確保車載單元的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送時段內(nèi)，并按流程(I)完成雙向數(shù)據(jù)通訊。
[0011]作為優(yōu)選，所述的車載單元在上傳車載單元ID號時，首先檢測上行頻道是否空閑，如果空閑就上傳車載單元ID號，如果不空閑就進入一個短固定周期T3的定時喚醒工作模式，定時重復(fù)檢測信道，直到信道空閑，重復(fù)檢測時長不超過路側(cè)單元特定時序的發(fā)送間隔時長。
[0012]作為優(yōu)選，所述的車載單元接收時間窗口的時長遠遠小于定時喚醒時間周期Tl。[0013]作為優(yōu)選，所述的路側(cè)標識單元標識基站連續(xù)發(fā)送的特定時序，能夠確保車載單元在一個Tl喚醒周期或最多在二個Tl喚醒周期內(nèi)，車載單元的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送時段內(nèi)。
[0014]作為優(yōu)選，所述的車載單元向所述的路側(cè)單元的中繼基站上傳車載ID號時，是工作在上行頻率F2上,上行頻率F2不同于路側(cè)單元標識基站的下行頻率Fl。
[0015]本實用新型的有益效果在于:通過采用基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，克服了頻分復(fù)用技術(shù)帶來的諧波信號淹沒車載單元上傳信號的缺點，克服了時分復(fù)用技術(shù)帶來的標識成功率下降和車載單元功耗增加的缺點，克服了相鄰基站同頻干擾問題，實現(xiàn)了單、雙向標識系統(tǒng)的相互兼容，保證了系統(tǒng)的高標識成功率和低功耗長壽命，達到了雙向多義性路徑標識系統(tǒng)的實用目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2是本實用新型的路側(cè)單元標識基站特定時序圖；
[0018]圖3是本實用新型的路側(cè)單元標識基站和車載單元時序?qū)?yīng)圖；
[0019]圖4是本實用新型的標識、上傳時序圖；
[0020]圖5是本實用新型的車載單元信道空閑搜索時序圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型作進一步闡述:
[0022]實施例1:如圖1、2、3、4、5所示，本實施例提供了一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，系統(tǒng)包括車載單元2和路側(cè)單元I ;路側(cè)單元I包含標識基站1-1、中繼基站1-3和終端基站1-2 ;車載單元2以固定的時間周期Tl定時喚醒，在下行頻率Fl上快速搜尋標識基站1-1的路徑標識信息；標識基站1-1以固定的時間周期T2，用下行頻率Fl連續(xù)發(fā)送一個圖2所示的特定時序的路徑標識信息，標識距離一般在O?300米；中繼基站1-3工作在車載單元上行頻率F2上，連續(xù)等待車載單元2的上傳信息；終端基站1-2也工作在上行頻率F2上，連續(xù)等待接收中繼基站1-3的下行確認信息。
[0023]當車載單元2進入標識基站1-1有效標識區(qū)的第一次定時喚醒接收時，將呈現(xiàn)以下兩種工作流程:
[0024](I)如圖3所示，車載單元2的接收時間窗口 6、8、9正好落在路側(cè)單元標識基站1-1特定時序的發(fā)送時段內(nèi)，此時車載單元2可以接收并保存路徑標識信息；車載單元2接收、上傳過程如圖4所示，車載單元2在時間t2開始接收并保存路側(cè)單元標識基站1-1的路徑標識信息，在時間t3車載單元2完成和路側(cè)單元標識基站1-1時序的同步，延時一個路側(cè)單元終端基站1-1的固定時間周期T2后，在時間t5被喚醒，準確的落在路側(cè)單元終端基站1-1特定時序的發(fā)送間隔時段內(nèi)，在時間t4用上行頻率F2上傳車載單元2的ID號；工作在上行頻率F2上的路側(cè)單元的中繼基站1-3，接收處理車載單元2上傳的ID號，并快速回傳確認信息；
[0025]如果車載單元2接收到確認信息，將恢復(fù)到下行工作頻率F1，并進入以Tl為喚醒時間周期的定時喚醒工作狀態(tài)。只有當進入新的標識區(qū)域時，才可重復(fù)上述標識、上傳過程。
[0026]如果車載單元2沒有接收到確認信息，車載單元2將以T2為喚醒周期工作，確保車載單元2下一次喚醒時間，落在路側(cè)單元標識基站1-1發(fā)送的特定時序的下一個發(fā)送間隔時段內(nèi)，因而可再次上傳車載單元的ID號，可重復(fù)上傳直到上傳成功，重復(fù)次數(shù)最多不超過上傳限定次數(shù)。
[0027]工作在上行頻率F2上的路側(cè)單元終端基站1-2，接收并處理路側(cè)單元中繼基站1-3的下行確認信息，作為對經(jīng)過車輛信息的收集。
[0028](2)如圖3所示，車載單元2的接收時間窗口 7、10、12正好落在路側(cè)單元標識基站1-1特定時序的發(fā)送間隔時段內(nèi)，車載單元2沒有搜索到路側(cè)單元標識基站1-1的標識信息后進入休眠，由圖3可知，當車載單元2再次定時喚醒時，路側(cè)單元標識基站1-1的特定時序確保了車載單元2的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站1-1特定時序的發(fā)送時段內(nèi)，并按流程(I)完成雙向數(shù)據(jù)通訊。
[0029]特別指出的是:如圖5所示，車載單元2在上傳車載單元ID號時，首先檢測上行頻道在此時段是否空閑。如果空閑就上傳車載單元ID號；如果不空閑就進入一個短固定周期T3的定時喚醒工作模式，定時重復(fù)檢測信道，直到信道空閑上傳成功，重復(fù)檢測時長不超過路側(cè)單元特定時序的發(fā)送間隔時長T4。車載單元2信道空閑檢測，規(guī)避了上傳信號相互碰撞的可能。
[0030]還需要特別指出的是，車載單元2接收時間窗口的時長遠遠小于定時喚醒時間周期Tl。確保了車載單元2工作在低功耗長壽命的工作狀態(tài)。
[0031]還需要特別指出的是,如圖2所示,路側(cè)標識單元標識基站1-1連續(xù)發(fā)送的特定時序，其重復(fù)周期為T2，一個周期內(nèi)包含有3個發(fā)送時段3、4、5，其中3、4時段持續(xù)時長都為T4，而5時段所持續(xù)的時長是2*T4，只要確保車載單元2的喚醒周期Tl= (6/7)*Τ4，就能夠確保車載單元2在一個Tl喚醒周期或最多在二個Tl喚醒周期內(nèi)，車載單元2的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站1-1特定時序的發(fā)送時段內(nèi)。正是這樣的一個特別設(shè)計，保證了車載單元2既沿用了原有單向標識系統(tǒng)間歇性搜索保存標識信息的機制，又保證了在有效標識區(qū)域內(nèi)聞的成功標識率。
[0032]還需要特別指出的是，所述的車載單元2向所述的路側(cè)單元的中繼基站上傳車載ID號時，是工作在上行頻率F2上，上行頻率F2不同于路側(cè)單元標識基站1-1的下行頻率F1，避免了相鄰路側(cè)單元標識基站1-1下行頻道信號相互覆蓋產(chǎn)生的同頻干擾問題。同時車載單元2在上傳車載單元ID號時，正處在標識基站發(fā)射的間隔時間段，因此避免了諧波信號淹沒上傳信號狀況的發(fā)生。
[0033]以上的所述乃是本實用新型的具體實施例及所運用的技術(shù)原理，若依本實用新型的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，仍應(yīng)屬本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括車載單元和路側(cè)單元，其中路側(cè)單元包含標識基站、中繼基站和終端基站；車載單元以固定的時間周期Tl定時喚醒，在下行頻率Fl上快速搜尋路側(cè)單元標識基站的路徑標識信息；路側(cè)單元標識基站以固定的時間周期T2，用下行頻率Fl連續(xù)發(fā)送一個特定時序的路徑標識信息；中繼基站工作在車載單元上行頻率F2上，連續(xù)等待車載單元的上傳信息；終端基站也工作在上行頻率F2上，連續(xù)等待接收中繼基站的下行確認信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，其特征在于所述的車載單元在上傳車載單元ID號時，首先檢測上行頻道是否空閑，如果空閑就上傳車載單元ID號，如果不空閑就進入一個短固定周期T3的定時喚醒工作模式，定時重復(fù)檢測信道，直到信道空閑，重復(fù)檢測時長不超過路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送間隔時長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，其特征還在于所述的車載單元接收時間窗口的時長遠遠小于定時喚醒時間周期Tl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，其特征在于所述的路側(cè)標識單元標識基站連續(xù)發(fā)送的特定時序，能夠確保車載單元在一個Tl喚醒周期或最多在二個Tl喚醒周期內(nèi)，車載單元的接收時間窗口正好落在路側(cè)單元標識基站特定時序的發(fā)送時段內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2,3或4任一權(quán)利要求所述的一種基于時分頻分復(fù)用技術(shù)的雙向多義性路徑識別系統(tǒng)，其特征在于所述的車載單元向所述的路側(cè)單元的中繼基站上傳車載ID號時，是工作在上行頻率F2上，上行頻率F2不同于路側(cè)單元標識基站的下行頻率Fl。
【文檔編號】G07B15/06GK203630824SQ201320826037
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】花滿春 申請人:花滿春