專利名稱：具有實時定位的電子車牌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種用于機動車的車牌。
技術(shù)背景我國是當(dāng)今世界上公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度最快的國家，也是交通需求增長最快的國 家，隨著我國機動車數(shù)量的快速上升，由此引發(fā)的交通問題也越來越嚴(yán)重，用傳統(tǒng)的方 法難以對車輛進(jìn)行有效的管理。隨著智能交通管理系統(tǒng)的發(fā)展，電子車牌的出現(xiàn)為實現(xiàn) 車輛信息的數(shù)字化、車輛識別的自動化以及車輛管理的智能化提供了一個很好的前端信 息平臺。電子車牌作為存儲車輛信息的載體，可以很好的彌補傳統(tǒng)金屬車牌的許多缺陷， 如易被盜、易仿冒、維護(hù)不方便等。電子車牌采用射頻識別技術(shù)，有可靠性高、識別率高、安裝維護(hù)簡便等特點，可以廣泛的應(yīng)用于包括ETC(不停車自動收費與管理)、大型裝箱多式聯(lián)營管理、政府(商業(yè)、 私營)專用運輸車隊管理、停車場自動收費管理、安全門禁系統(tǒng)、海關(guān)通關(guān)車輛自動驗 放系統(tǒng)、機場地面運輸與物流管理等領(lǐng)域。電子車牌它跟我們平時用的電話卡、信用卡 大小差不多，它可以把汽車牌號、車型、顏色等車輛的基礎(chǔ)信息存儲在里面，車輛在通 過路口設(shè)置的由微波讀寫器、天線與計算機組成的基站時，不用停車，在幾米遠(yuǎn)的范圍 內(nèi)就可以自動報出電子車牌上的信息。電子車牌還可以作為一種很有效的防盜技術(shù)，如 果車子被盜，公安人員可以把被盜車輛的車牌號及車型、顏色等，通報各個基站，當(dāng)這 輛車子通過基站時，就會被攔截。電子車牌就相當(dāng)于車輛的電子身份。電子車牌可以完 成不停車電子收費，還具有其他的一些電子商務(wù)用途，只要涉及車輛的一系列商務(wù)行為 都可以與銀行配合當(dāng)作電子錢包或開設(shè)車輛消費賬戶來使用，比如加油站、停車場，住 宅小區(qū)都可以用它來進(jìn)行電子收費。電子車牌由專用芯片、微型天線和反拆裝裝置組成， 路邊基站通過天線發(fā)射微波與電子車牌建立起通訊聯(lián)系提取電子車牌內(nèi)的信息，傳送到 后臺的計算機處理中心，經(jīng)過分析整理將處理結(jié)果傳送給不同的管理部門運用。當(dāng)一輛 裝有電子車牌的汽車通過路邊基站時，控制中心的顯示屏?xí)?zhǔn)確顯示出車輛的信息。沒有電子車牌的汽車通過時，基站旁邊的道路下面埋設(shè)的環(huán)形線圈推測器也會測出有車通 過，并判斷為無卡車。對任何一個時段的交通流量統(tǒng)計，都可以通過控制中心取得?；谏漕l識別的電子車牌技術(shù)在國內(nèi)外逐漸取得應(yīng)用。目前，國內(nèi)四川省的宜賓市 已經(jīng)做了試點工程。在國外已經(jīng)有這樣的例子，在新加坡所有的車輛都安裝了電子車牌 類，從而很好的解決了交通控制和交通收費方面的問題。而在歐洲的英國，整個國家都 已經(jīng)采用了電子車牌管理機動車。隨著智能交通管理系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電子車牌技術(shù)將 會扮演越來越重要的角色，但是現(xiàn)今使用的電子車牌技術(shù)也存在著其自身的一些缺點， 雖然它能完成不停車自動收費與管理，能將汽車的信息有效聯(lián)網(wǎng)到后臺控制中心，但是 不能完成對運行車輛的精確定位，使交通信息化智能化管理受到很大限制。 實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崟r精確確定機動車所在地理位 置信息的具有實時定位的電子車牌。本實用新型所采用的技術(shù)方案是具有實時定位的電子車牌包括電源模塊、主控單片機、液晶顯示模塊、按鍵模塊、RFID模塊、RFID天線，主控單片機通過RFID模塊與 RFID天線連接，通過RFID模塊和RFID天線接收和發(fā)送信息，按鍵模塊與主控單片機連 接，供用戶輸入操作指令，液晶顯示模塊與主控單片機連接，并顯示相關(guān)信息，電源模 塊為各模塊提供電源支持，它還包括GPS模塊，GPS模塊與主控單片機連接，將GPS信 號輸入主控單片機。RFID模塊包括射頻前端、基帶處理、微控制器三部分，射頻前端接收的信號依次經(jīng) 過低噪功放、普通濾波、耦合器、解調(diào)電路送入基帶處理電路，基帶處理電路內(nèi)部包括 波形放大、波形整形、遍解碼、CRC檢測、時鐘同步、幀同步、晶振、調(diào)制電路，基帶 處理電路的輸出信號送到射頻前端與射頻前端中耦合器的信號調(diào)制后輸出至天線，微控 制器與基帶處理電路連接，與基帶處理電路之間完成數(shù)據(jù)和控制信號的交換，其內(nèi)部電 路包括CPU、 EEPR0M、 R0M電路。本實用新型具有的積極效果是本實用新型在電子車牌技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合GPS技術(shù)， 可以替代傳統(tǒng)的物理車牌和基于單一RFID技術(shù)的電子車牌。本實用新型通過GPS技術(shù)獲 取到車輛在行駛過程中的狀態(tài)、路線、當(dāng)前位置、速度、方向等車輛的基本信息。使用 該電子車牌的汽車在高速公路上行駛時，可以完成不停車自動收費、高速超速監(jiān)測等交 通管理，同時駕駛?cè)藛T或車主可以了解到車輛當(dāng)前的具體位置、速度、方向等重要信息， 并依據(jù)用戶提供的信息，自動規(guī)劃出最佳行駛路線。路邊閱讀器基站可以從該電子車牌 中獲取車輛的相關(guān)信息，包括汽車牌號及車主、車型、顏色等。本實用新型除了具有單一RFID技術(shù)電子車牌所具有的可靠性高、識別率高、安裝維護(hù)簡便、防盜性能好、不停 車收費、便于交管部門采集交通信息的功能外，還能夠提供機動車行駛的狀態(tài)、路線、 當(dāng)前位置、速度、方向等重要信息，進(jìn)一步為駕駛者提供了方便，同時也為開發(fā)智能化 交通管理和涉及車輛的電子商務(wù)的功能提供了可能。

圖1為基于RFID和GPS的本實用新型電路原理方框圖， 圖2為本實用新型采用具體元件的電路原理方框圖， 圖3為本實用新型中RFID模塊的電路原理圖。 具體實施方施
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。本實用新型的電路原理圖如圖l所示，采用具體元件的電路圖如圖2所示。電子車 牌，包括電源模塊、主控單片機、液晶顯示模塊、按鍵模塊、RFID模塊、RFID天線， 主控單片機通過RFID模塊與RFID天線連接，通過RFID模塊和RFID天線接收和發(fā)送信 息，按鍵模塊與主控單片機連接，供用戶輸入操作指令，液晶顯示模塊與主控單片機連 接，并顯示相關(guān)信息，電源模塊為各模塊提供電源支持，它還包括GPS模塊，GPS模塊 與主控單片機連接，將GPS信號輸入主控單片機。RFID模塊包括射頻前端、基帶處理、微控制器三部分，射頻前端接收的信號依次經(jīng) 過低噪功放、普通濾波、耦合器、解調(diào)電路送入基帶處理電路，基帶處理電路內(nèi)部包括 波形放大、波形整形、遍解碼、CRC檢測、時鐘同步、幀同步、晶振、調(diào)制電路，基帶 處理電路的輸出信號送到射頻前端與射頻前端中耦合器的信號調(diào)制后輸出至天線，微控 制器與基帶處理電路連接，與基帶處理電路之間完成數(shù)據(jù)和控制信號的交換，其內(nèi)部電 路包括CPU、 EEPROM、 R0M電路。其工作原理是RFID模塊在接收到路邊閱讀器發(fā)出的詢問信號時，才做出應(yīng)答和 相關(guān)操作，天線模塊則用于接收閱讀器命令和發(fā)送電子車牌內(nèi)的信息。RFID模塊與路邊 閱讀器的信息交互是通過RFID反向散射技術(shù)實現(xiàn)，RFID模塊接收到的閱讀器相關(guān)數(shù)據(jù) 可以通過主控單片機進(jìn)行進(jìn)一步的處理。GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星的信號，并計算出
汽車目前所在的位置。GPS模塊可以通過串行口向主控制器發(fā)送定位坐標(biāo)；主控制器也可以向GPS模塊發(fā)送設(shè)置命令，以控制GPS模塊的狀態(tài)和工作方式。主控單片機對GPS模塊接收到的位置信息進(jìn)行處理之后，可以通過液晶顯示模塊顯示給駕車者；當(dāng)汽車通過收費系統(tǒng)時，電子車牌所完成的收費狀況也可以通過液晶顯示模塊顯示給駕車者。主控單片機負(fù)責(zé)接收GPS模塊和RFID模塊的輸入信號，并對GPS信號進(jìn)行計算， 以獲得車輛當(dāng)前的經(jīng)、緯度坐標(biāo)；對RFID模塊傳來的信號則可以進(jìn)一步處理，并回發(fā) 給路邊閱讀器。主控單片機還可以將這些詳細(xì)的信息通過液晶顯示模塊顯示出來。本車 牌系統(tǒng)的主控單片機選用MICROCHIP公司生產(chǎn)的PIC18F系列單片機。PIC18F系列單片 機是一種具有超低功耗的功能強大的單片機，其具有Flash存儲器，在系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā) 調(diào)試以及實際的應(yīng)用中都比其它的MCU擁有較明顯的優(yōu)勢。PIC18F系列單片機采用哈佛 總線和類精簡指令集，具有豐富的尋址方式，只需31條指令；片內(nèi)存儲器多，可以實 現(xiàn)多種運算。集成了較多的片上外圍設(shè)備12位A/D，精密模擬比較器，硬件乘法器， 2組頻率可以達(dá)到20MHz的時鐘模塊，2個16位定時器，2個可實現(xiàn)異步和同步及多址 訪問的串行通信接口，數(shù)十個可實現(xiàn)方向的設(shè)置及中斷功能的并行輸入輸出端口。本系統(tǒng)中GPS模塊選擇臺灣HiMARK公司生產(chǎn)的EB6801 ，它基于AR2010 SOC和RX3650 RF芯片，如圖3為EB6801的內(nèi)部框圖。EB6801能夠12通道全視野并行跟蹤，同時追 蹤12顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)，具有極強的信號快速重捕獲能力(重捕獲時間僅1秒)。該模塊尺寸 小，工作電流小(僅30mA )，性價比高。最適合各種嵌入式應(yīng)用，可廣泛用于航海、航 空、車載、手持等各種導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域。可以將EB6801模塊的串口 A的串行數(shù)據(jù)輸出TXDA 和串行數(shù)據(jù)輸入RXDA與單片機PIC18F的TXD2和RXD2相連接。其電源采用經(jīng)過穩(wěn)壓的 +3. 3V電源。將1PPS腳同單片機的RB5相連，單片機通過讀取RB5的狀態(tài)可以了解EB6801 工作是否正常。液晶顯示模塊選用MCG12864A8-3，它是一種大屏幕彩色點陣式(或圖形式)LCD，界 面友好、美觀，不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可 以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本特征顯示等功能，用途十分廣泛。該液晶顯示模塊是使用KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器(例如HD61203B)作為列驅(qū)動器，同時使用 KS0107B及其兼容驅(qū)動器(例如HD61203 )作為行驅(qū)動器的液晶模塊。由于KS0107B(或 HD61203B)不與MPU發(fā)生聯(lián)系，故只要提供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)動信號和各種同步信號。
可以通過用單片機的通用I/O 口對LCD的控制信號直接進(jìn)行控制，同時將單片機的某一 VO口作為其數(shù)據(jù)總線。RFID模塊是本電子車牌系統(tǒng)的另一重要部分。如圖3所示，RFID模塊由三部分構(gòu) 成微控制器部分、基帶處理部分和射頻部分。通過該模塊主要實現(xiàn)車輛的不停車收費 和車輛相關(guān)信息管理功能。RFID模塊與路邊基站的信息交互通過微波RFID技術(shù)。就上 行信號的產(chǎn)生方式而言，RFID模塊可以分為主動式和被動式兩種，這兩種的區(qū)別在于信 號從RFID模塊發(fā)送到路邊基站的實現(xiàn)方式上的不同。主動式RFID模塊中，載波信號來 自模塊自身的載波頻率振蕩器；被動式RFID模塊的載波信號則來自于路邊基站閱讀器 的微波信號，只有在接收到路邊基站閱讀器的詢問信號時才做出響應(yīng)。RFID模塊也可以 分為有源和無源，有源系統(tǒng)的工作距離和讀取速度都要比無源系統(tǒng)優(yōu)異。本電子車牌系 統(tǒng)是車載終端，綜合各方面考慮，RFID模塊采用有源被動式。
權(quán)利要求1、具有實時定位的電子車牌，包括電源模塊、主控單片機、液晶顯示模塊、按鍵模塊、RFID模塊、RFID天線，主控單片機通過RFID模塊與RFID天線連接，通過RFID模塊和RFID天線接收和發(fā)送信息，按鍵模塊與主控單片機連接，供用戶輸入操作指令，液晶顯示模塊與主控單片機連接，并顯示相關(guān)信息，電源模塊為各模塊提供電源支持，其特征在于它還包括GPS模塊，GPS模塊與主控單片機連接，將GPS信號輸入主控單片機。
2、 如權(quán)利要求l所述的具有實時定位的電子車牌，其特征在于RFID模塊包括射 頻前端、基帶處理、微控制器三部分，射頻前端接收的信號依次經(jīng)過低噪功放、普通濾 波、耦合器、解調(diào)電路送入基帶處理電路，基帶處理電路內(nèi)部包括波形放大、波形整形、 遍解碼、CRC檢測、時鐘同步、幀同步、晶振、調(diào)制電路，基帶處理電路的輸出信號送 到射頻前端與射頻前端中耦合器的信號調(diào)制后輸出至天線，微控制器與基帶處理電路連 接，與基帶處理電路之間完成數(shù)據(jù)和控制信號的交換，其內(nèi)部電路包括CPU、 EEPR0M、 ROM電路。
專利摘要本實用新型涉及用于機動車的車牌，為一種電子車牌。它包括電源模塊、主控單片機、液晶顯示模塊、按鍵模塊、RFID模塊、RFID天線，還具有GPS定位模塊，主控單片機接收GPS定位模塊的信號，并通過RFID模塊和天線與路邊的閱讀器完成信號交換。它將GPS技術(shù)和RFID技術(shù)結(jié)合。解決了現(xiàn)有單一RFID電子車牌不能實行車輛定位的技術(shù)問題，除了具有單一RFID技術(shù)電子車牌所具有的可靠性高、識別率高、安裝維護(hù)簡便、防盜性能好、不停車收費、便于交管部門采集交通信息的功能外，還能夠提供機動車行駛的狀態(tài)、路線、當(dāng)前位置、速度、方向、自動收費、高速超速監(jiān)測等交通管理重要信息。
文檔編號G01S1/00GK201017328SQ20072003427
公開日2008年2月6日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者吳曼青 申請人:吳曼青