專利名稱：一種用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中用于多義性路徑識(shí)別的讀卡設(shè)備，特別是一種能讀寫(xiě)IC卡及射頻卡的雙頻讀卡器。 背暈技術(shù)多義性路徑識(shí)別是高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中遇到的一個(gè)難題，目前相關(guān)企業(yè)也提出了各種解決方案，其中包括運(yùn)用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的無(wú)線路徑自 動(dòng)標(biāo)識(shí)方案。無(wú)線路徑自動(dòng)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)是解決多義性路徑識(shí)別問(wèn)題的有效手段之一，系 統(tǒng)前端設(shè)備由路側(cè)基站、車(chē)道讀卡器、車(chē)載單元裝置組成。在路網(wǎng)內(nèi)不同路 段設(shè)置一種無(wú)線通信裝置(路側(cè)基站)，該裝置能連續(xù)播發(fā)所在路徑的識(shí)別 碼；在路網(wǎng)入口處，收費(fèi)員通過(guò)車(chē)道讀卡器把入口信息寫(xiě)入車(chē)載單元裝置， 隨后把車(chē)載單元裝置交給司機(jī)；當(dāng)車(chē)輛在道路上行駛并經(jīng)過(guò)標(biāo)識(shí)站時(shí)，車(chē)內(nèi) 的車(chē)載單元裝置能夠接收到路徑識(shí)別碼并保存在非易失性存儲(chǔ)體中；車(chē)輛到 達(dá)目的地(路網(wǎng)出口)時(shí)，司機(jī)把車(chē)載單元裝置交回給收費(fèi)員，收費(fèi)員通過(guò) 車(chē)道讀卡器把車(chē)載單元裝置保存的所有路徑信息采集到收費(fèi)系統(tǒng)中，這些路 徑信息是精確拆分帳的依據(jù)。專業(yè)詞匯解釋-多義性路徑從路網(wǎng)的一個(gè)確定的入口到達(dá)一個(gè)確定的出口，中間可能存在多條不同的路徑，即多義性路徑。路側(cè)基站(RSU): —種無(wú)線通信基站，負(fù)責(zé)廣播所在路段的路徑信息以及與經(jīng)過(guò)的車(chē)載單元裝置通信，通常放置在路邊或路面正上方一定高度的 龍門(mén)架上。車(chē)道讀卡器(ODU):與車(chē)載單元裝置通信，完成數(shù)據(jù)交互，通常在車(chē) 道計(jì)算機(jī)的控制下工作， 一般放置在路網(wǎng)的入口或出口處。車(chē)載單元裝置(OBU):以無(wú)線方式與路側(cè)基站RSU通信，記錄車(chē)輛行使的路徑信息，并通過(guò)車(chē)道讀卡器ODU把數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心。但是，讀卡器作為多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，目前業(yè)界未見(jiàn) 有基于以下發(fā)明內(nèi)容的專用于解決路網(wǎng)收費(fèi)多義性路徑識(shí)別問(wèn)題的雙頻讀卡器。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于不改變現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的刷卡方式的前提下， 為路網(wǎng)收費(fèi)多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)提供一種具有射頻通信功能和IC卡讀寫(xiě)功能，并且穩(wěn)定可靠的能讀寫(xiě)車(chē)載單元裝置的讀卡器。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案 一種用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，包括微處理器、存儲(chǔ)單元、IC卡讀寫(xiě)天線、IC卡讀寫(xiě)模塊、射頻收發(fā) 天線和射頻模塊，所述IC卡讀寫(xiě)天線通過(guò)IC卡讀寫(xiě)模塊與微處理器連接，所述射頻收發(fā)天線通過(guò)射頻模塊與微處理器連接，所述微處理器還分別與計(jì) 算機(jī)通信模塊、存儲(chǔ)單元連接。上述IC卡讀寫(xiě)天線由微帶天線和匹配電容相互連接組成，用于發(fā)射或接收射頻信號(hào)，向車(chē)載單元裝置的ic卡中寫(xiě)入或讀取車(chē)輛行駛路徑的入口信息。所述IC卡讀寫(xiě)天線發(fā)射或接收的射頻信號(hào)的頻率為13.56MHz上述射頻收發(fā)天線由微帶天線和匹配電容相互連接組成，用于發(fā)射或接收射頻信號(hào)，讀取車(chē)載單元裝置內(nèi)存儲(chǔ)的車(chē)輛行駛路徑信息。所述射頻收發(fā) 天線發(fā)射或接收的射頻信號(hào)的頻率與車(chē)載單元裝置的頻率一致，該頻率為433MHz，或915MHz，或2.4GHz，或5.8GHz。上述存儲(chǔ)單元為非易失性存儲(chǔ)體，可以存在于微處理器內(nèi)部，也可以是 獨(dú)立的存儲(chǔ)芯片，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)及交易記錄數(shù)據(jù)。上述雙頻讀卡器還包括一安全模塊，采用密鑰算法對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密 和解密處理，以及對(duì)IC卡進(jìn)行認(rèn)證。上述雙頻讀卡器還包括指示燈，用來(lái)指示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài)或計(jì)算機(jī)命 令操作結(jié)果。上述雙頻讀卡器還包括聲音提示模塊，用來(lái)提示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài)或計(jì) 算機(jī)命令操作結(jié)果。上述雙頻讀卡器還包括計(jì)算機(jī)通信模塊，可通過(guò)該計(jì)算機(jī)通信模塊與計(jì) 算機(jī)連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果-(1) 采用了雙頻通信技術(shù)，同時(shí)具有射頻通信和IC卡讀寫(xiě)功能，這種兼容性設(shè)計(jì)非常有利于降低在路網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中實(shí)施多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)改造工程的難度，使之可以采用分步實(shí)施平滑升級(jí)的方案，即可以逐步發(fā)行 車(chē)載單元裝置，逐步回收原來(lái)的IC卡，此過(guò)程中IC卡和車(chē)載單元裝置同時(shí) 在流通。(2) 采用了標(biāo)準(zhǔn)的IC卡讀寫(xiě)技術(shù)，能通讀各種符合IS07816/14443/ 15693等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的IC卡(包括邏輯加密卡、CPU卡、雙界面CPU卡等)讀寫(xiě)兼容性好。(3) 當(dāng)車(chē)載單元裝置為復(fù)合通行卡時(shí)，如果其射頻部分損壞，讀卡器 仍可通過(guò)讀寫(xiě)車(chē)載單元裝置內(nèi)部的IC卡而獲得用于收費(fèi)的車(chē)輛路徑信息， 大大提高系統(tǒng)的可靠性。(4) 采用了IC卡刷卡界面和射頻卡刷卡界面合二為一的方式，刷卡的 操作過(guò)程與純IC卡收費(fèi)系統(tǒng)相比沒(méi)有任何改變，使習(xí)慣了此前IC卡刷卡的 收費(fèi)員非常容易適應(yīng)。另外， 一體化的刷卡界面設(shè)計(jì)具有易維護(hù)的特性，也 使得收費(fèi)桌面整齊、簡(jiǎn)潔。(5) 采用了獨(dú)特的防碰撞算法，在路網(wǎng)入口/出口多條收費(fèi)車(chē)道同時(shí)刷 卡的情況下，多個(gè)讀卡器、多個(gè)車(chē)載單元裝置同時(shí)工作而互不干擾，能準(zhǔn)確 完成數(shù)據(jù)交互，非常適合高速公路使用。國(guó)翻

圖1為本實(shí)用新型所述雙頻讀卡器的電路方框圖； 圖2為本實(shí)用新型雙頻讀卡器的結(jié)構(gòu)和安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型 的實(shí)施方式不僅限于此。如圖1所示，本實(shí)用新型所述雙頻讀卡器1包括微處理器17、存儲(chǔ)單元 12、 IC卡讀寫(xiě)天線13、 IC卡讀寫(xiě)模塊14、射頻收發(fā)天線15、射頻模塊16， 以及計(jì)算機(jī)通信模塊ll、安全模塊18、指示燈19、聲音提示模塊20、電源 21。其中，所述微處理器17分別與存儲(chǔ)單元12、 IC卡讀寫(xiě)模塊14、射頻模塊16、計(jì)算機(jī)通信模塊11、安全模塊18、指示燈19、聲音提示模塊20連 接，IC卡讀寫(xiě)天線13與IC卡讀寫(xiě)模塊14連接，射頻收發(fā)天線15與射頻模 塊16連接，所有電路模塊由電源21供電。本實(shí)用新型所述雙頻讀卡器采用兩種通信頻率來(lái)讀寫(xiě)車(chē)載單元裝置，射 頻通信的頻率與車(chē)載單元裝置的頻率一致，可選擇433MHz、 915 MHz、 2.4GHz、 5.8GHz等ISM頻段，另一種頻率為IC卡通信頻率，為13.56MHz。所述微處理器17為具有較強(qiáng)運(yùn)算處理能力的高速高性能單片機(jī)，作為 優(yōu)選，可以采用帶嵌入式操作系統(tǒng)的核心處理器。所述存儲(chǔ)單元12為非易 失性存儲(chǔ)體，可以存在于微處理器17內(nèi)部，也可以是獨(dú)立的存儲(chǔ)芯片，用 來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)及交易記錄數(shù)據(jù)。所述IC卡讀寫(xiě)模塊14由IC卡讀寫(xiě)芯片 及相應(yīng)的外圍電路連接組成，負(fù)責(zé)IC卡讀寫(xiě)信號(hào)的處理；IC卡讀寫(xiě)模塊14 支持各種符合IS07816/14443/15693等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的IC卡(包括邏輯加密卡、 CPU卡、雙界面CPU卡等)。所述IC卡讀寫(xiě)天線13由微帶天線、匹配電容 相互連接組成，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送13.56MHz的射頻信號(hào)，向車(chē)載單元裝置的 IC卡中寫(xiě)入或讀取車(chē)輛行駛路徑的入口信息。所述射頻模塊16由射頻芯片 及相應(yīng)的外圍電路連接組成，負(fù)責(zé)射頻通信信號(hào)的處理。所述射頻收發(fā)天線 15由微帶天線、匹配電容相互連接組成，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送射頻信號(hào)，讀取車(chē) 載單元裝置內(nèi)存儲(chǔ)的車(chē)輛行駛路徑信息。另外，所述計(jì)算機(jī)通信模塊11為基于RS232、 USB、以太網(wǎng)通信等標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議的負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的模塊。所述安全模塊18為基于3DES、 RSA等密鑰算法的安全控制模塊，用于對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密處理，以 及對(duì)IC卡進(jìn)行認(rèn)證。其物理存在形式為PSAM卡、ESAM芯片等，作為優(yōu)選，安全模塊18可以選擇多個(gè)PSAM卡或多個(gè)ESAM芯片，以支持各種不 用應(yīng)用或不同發(fā)行主體的IC卡。所述指示燈19由不同顏色的LED燈組成， 用來(lái)指示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài)或計(jì)算機(jī)命令操作結(jié)果，作為優(yōu)選，也可采用 LCD顯示、數(shù)碼管顯示等方式來(lái)指示狀態(tài)和操作結(jié)果。所述聲音提示模塊 20由蜂鳴器及其驅(qū)動(dòng)電路組成，用聲音的方式提示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài)或計(jì)算 機(jī)命令操作結(jié)果，作為優(yōu)選，也可以采用語(yǔ)音芯片和喇叭來(lái)實(shí)現(xiàn)聲音提示模 塊的功能。所述電源21由高效率、高精度的電源芯片及其相應(yīng)的外圍電路 組成，用來(lái)為各電路模塊供電。如圖2所示，本實(shí)用新型所述雙頻讀卡器的刷卡界面部分為一體化設(shè)計(jì)， 即IC卡讀寫(xiě)天線13和射頻收發(fā)天線15按照?qǐng)D示的方式組合在一起。另外 的部分統(tǒng)稱為控制器2，包括微處理器17、存儲(chǔ)單元12、 IC卡讀寫(xiě)模塊 14、射頻模塊16、計(jì)算機(jī)通信模塊ll、安全模塊18、指示燈19、聲音提示 模塊20和電源21，控制器2與刷卡界面在結(jié)構(gòu)上既可以如圖所示采用分離 式，中間用射頻線纜3連接，也可以采用一體化設(shè)計(jì)。將控制器2通過(guò)計(jì)算 機(jī)通信線纜5與計(jì)算機(jī)4連接，即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)工作。本實(shí)用新型的基本工作原理為(1) 雙頻讀卡器有聯(lián)機(jī)工作和脫機(jī)工作兩種模式聯(lián)機(jī)操作需要和計(jì)算機(jī) 連接，按照計(jì)算機(jī)的操作命令進(jìn)行工作；脫機(jī)工作不需要計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)控制， 可獨(dú)立完成操作流程。(2) 在路網(wǎng)入口處或出口處，收費(fèi)員把IC卡或車(chē)載單元裝置放置在讀卡器 的刷卡區(qū)域，讀卡器在探測(cè)到有卡之后，進(jìn)行卡片通信防碰撞處理，并對(duì)選 中的卡發(fā)出"握手信息"(建立連接)，根據(jù)返回信息判斷卡類型，如果是IC卡，則執(zhí)行IC卡操作流程；如果是車(chē)載單元裝置，則會(huì)進(jìn)一步判斷車(chē)載單 元裝置中是否包含IC卡，如果包含則執(zhí)行射頻卡和IC卡兩種操作流程，否 則只執(zhí)行射頻卡操作流程。 (3)如果是聯(lián)機(jī)工作，讀卡器在完成命令操作后，把操作結(jié)果返回計(jì)算機(jī)， 同時(shí)進(jìn)行聲/光提示；如果是脫機(jī)操作，則把操作結(jié)果保存在本機(jī)的存儲(chǔ)單元 內(nèi)，同時(shí)聲/光提示。如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。盡管所述實(shí)例已經(jīng)表示和描述 了本實(shí)用新型，但其不得解釋為對(duì)本實(shí)用新型自身的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍的前提 下，可在其形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化，所附的權(quán)利要求書(shū)覆蓋了本實(shí)用 新型精神和范圍內(nèi)的所有這些改變和修改。
權(quán)利要求1. 一種用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于，包括微處理器(17)、存儲(chǔ)單元(12)、IC卡讀寫(xiě)天線(13)、IC卡讀寫(xiě)模塊(14)、射頻收發(fā)天線(15)和射頻模塊(16)，所述IC卡讀寫(xiě)天線(13)通過(guò)IC卡讀寫(xiě)模塊(14)與微處理器(17)連接，所述射頻收發(fā)天線(15)通過(guò)射頻模塊(16)與微處理器(17)連接，所述微處理器(17)還分別與計(jì)算機(jī)通信模塊(11)、存儲(chǔ)單元(12)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述][C卡讀寫(xiě)天線(13)由微帶天線和匹配電容相互連接組成，用于發(fā) 射或接收射頻信號(hào)，向車(chē)載單元裝置的IC卡中寫(xiě)入或讀取車(chē)輛行駛路徑 的入口信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述][C卡讀寫(xiě)天線(13)發(fā)射或接收的射頻信號(hào)的頻率為13.56MHz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述射頻收發(fā)天線(15)由微帶天線和匹配電容相互連接組成，用于發(fā) 射或接收射頻信號(hào)，讀取車(chē)載單元裝置內(nèi)存儲(chǔ)的車(chē)輛行駛路徑信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述射頻收發(fā)天線(15)發(fā)射或接收的射頻信號(hào)的頻率與車(chē)載單元裝置 的頻率一致，該頻率為433MHz，或915MHz，或2.4GHz，或5.8GHz。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述存儲(chǔ)單元(12)為非易失性存儲(chǔ)體，可以存在于微處理器(17)內(nèi) 部，也可以是獨(dú)立的存儲(chǔ)芯片，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)及交易記錄數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于，所述雙頻讀卡器還包括一安全模塊(18)，采用密鑰算法對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行 加密和解密處理，以及對(duì)IC卡進(jìn)行認(rèn)證。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述雙頻讀卡器還包括指示燈(19)，用來(lái)指示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài)或計(jì)算機(jī)命令操作結(jié)果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述雙頻讀卡器還包括聲音提示模塊(20)，用來(lái)提示讀卡器的運(yùn)行狀態(tài) 或計(jì)算機(jī)命令操作結(jié)果。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，其特征在于， 所述雙頻讀卡器還包括計(jì)算機(jī)通信模塊(11)，可通過(guò)計(jì)算機(jī)通信模塊(11)與計(jì)算機(jī)連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于多義性路徑識(shí)別的雙頻讀卡器，包括微處理器、存儲(chǔ)單元、IC卡讀寫(xiě)天線、IC卡讀寫(xiě)模塊、射頻收發(fā)天線和射頻模塊，所述IC卡讀寫(xiě)天線通過(guò)IC卡讀寫(xiě)模塊與微處理器連接，所述射頻收發(fā)天線通過(guò)射頻模塊與微處理器連接，所述微處理器還分別與計(jì)算機(jī)通信模塊、存儲(chǔ)單元連接。本實(shí)用新型通過(guò)采用雙頻通信、一體化刷卡界面的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)兼容IC卡和車(chē)載單元裝置的讀寫(xiě)操作，有利于路網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的升級(jí)改造工程的實(shí)施。另外，本實(shí)用新型采用獨(dú)特的防碰撞算法，允許多條收費(fèi)車(chē)道的多臺(tái)雙頻讀卡器、多個(gè)車(chē)載單元裝置同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，非常適合高速公路收費(fèi)應(yīng)用。
文檔編號(hào)G06K7/00GK201111062SQ200720052809
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者成 楊, 楊順生, 羅瑞發(fā), 蔡福春 申請(qǐng)人:深圳市金溢科技有限公司