專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)(ElectronicToll Collection System，簡(jiǎn)稱(chēng) ETC 系統(tǒng))，又稱(chēng)道路電子收費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于專(zhuān)用短程通信(Dedicated Short Range Communication, DSRC)設(shè)備。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)利用車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)完成收費(fèi)站與車(chē)輛之間的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信并從預(yù)先與用戶(hù)或汽車(chē)綁定的金融集成電路卡內(nèi)的帳戶(hù)扣除資費(fèi)。不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)由固定安裝在收費(fèi)處的路側(cè)單元(Road-Side Units, RSU)和安裝在移動(dòng)物體(如車(chē)輛、集裝箱等)上的車(chē)載單元(On-Board Units, 0BU)組成。路側(cè)單元是一種具有微波通信功能和信息存儲(chǔ)功能的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別裝置，通常采用射頻識(shí)別(RFID)讀寫(xiě)器，車(chē)載單元是種具有微波通信功能和信息存儲(chǔ)功能的電子設(shè)備，通常采用射頻識(shí)別電子標(biāo)簽，路側(cè)單元和車(chē)載單元之間采用DSRC協(xié)議的數(shù)據(jù)交換方式和微波(如5. 8GHZ)無(wú)線(xiàn)傳遞手段，實(shí)現(xiàn)車(chē)載單元與路側(cè)單元之間安全可靠的信息交換目的?，F(xiàn)有的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元功耗大且采用電池供電，因此使用過(guò)程中需要不斷的更換電池和充電，造成使用不變。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元功耗過(guò)大且采用電池供電的不足，提出了一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，包括基帶處理模塊、微波天線(xiàn)模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊，其特征在于，還包括太陽(yáng)能充電模塊；所述基帶處理模塊分別和喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊連接，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模塊的控制和通信；所述微波天線(xiàn)模塊分別與喚醒模塊和微波收發(fā)模塊連接，用于接受和發(fā)射微波信號(hào)；所述喚醒模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和電源控制模塊連接，用于從微波天線(xiàn)模塊接收到微波信號(hào)后產(chǎn)生一個(gè)喚醒信號(hào)將基帶處理模塊喚醒；微波收發(fā)模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和和電源控制模塊連接， 用于產(chǎn)生和處理微波信號(hào)并將產(chǎn)生的微波信號(hào)送入微波天線(xiàn)模塊和從微波天線(xiàn)模塊接收到的微波信號(hào)送入基帶處理模塊；太陽(yáng)能充電模塊分別和電源控制模塊和基帶處理模塊連接，用于在基帶處理模塊的控制下向電源控制模塊供電；電源控制模塊分別和太陽(yáng)能充電模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊連接，用于為喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊供電。上述一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，還包括觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊，所述觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊直接和基帶處理模塊連接用于人工開(kāi)啟基帶處理模塊。上述一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，還包括人機(jī)接口模塊，所述人機(jī)接口模塊分別和基帶處理模塊連接用于和上位機(jī)通信。[0007]本實(shí)用新型的有益效果是由于設(shè)置了太陽(yáng)能充電模塊，因此使用過(guò)程中不需要不斷的更換電池和充電，使用很方便。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的原理框圖。圖3是本實(shí)用新型基帶處理模塊的電路原理框圖。圖4是本實(shí)用新型微波收發(fā)模塊的電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型電源控制模塊的電壓變換原理圖。圖6本實(shí)用微波收發(fā)模塊中PD5000的供電系統(tǒng)原理圖。圖7本實(shí)用新型太陽(yáng)能充電模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例1 如圖1所示，一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，包括基帶處理模塊、微波天線(xiàn)模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊，其特征在于，還包括太陽(yáng)能充電模塊；所述基帶處理模塊分別和喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊連接，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模塊的控制和通信；基帶處理芯片采用TI公司的430系列單片機(jī)——MSP430F149?；鶐幚砟K作為車(chē)載單元的核心，執(zhí)行內(nèi)部程序，用于控制整個(gè)車(chē)載單元的運(yùn)行，協(xié)調(diào)各模塊的工作。車(chē)載單元被初始化后，基帶處理模塊進(jìn)入睡眠模式，而喚醒模塊一直處于供電狀態(tài)。當(dāng)車(chē)載單元進(jìn)入路邊設(shè)備的通信區(qū)域時(shí)，喚醒模塊從微波天線(xiàn)模塊接收微波信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)喚醒脈沖，喚醒基帶處理模塊使之進(jìn)入工作模式。然后，基帶處理模塊中的微處理器通過(guò)總線(xiàn)來(lái)控制微波收發(fā)模塊，建立通信鏈路并接收、處理路邊設(shè)備發(fā)來(lái)的微波信號(hào)。在各模塊正常工作的情況下，MCU根據(jù)通信協(xié)議和路邊設(shè)備發(fā)來(lái)的指令對(duì)自身內(nèi)部?jī)?chǔ)存的信息進(jìn)行讀、寫(xiě)等操作，并將操作是否成功的信息返回給路邊設(shè)備。最后，路側(cè)單元根據(jù)操作情況發(fā)出通信結(jié)束的指令，基帶處理模塊重新進(jìn)入睡眠模式，同時(shí)微波收發(fā)模塊也停止收發(fā)信號(hào)。在通信的過(guò)程中，基帶處理模塊通過(guò)電源控制模塊控制蜂鳴器、LED 燈給出車(chē)載單元通信狀態(tài)的提示。如圖3所示，基帶處理模塊主要由MSP430F149以及其外圍電路構(gòu)成。其中，外圍電路包括供電電路，晶振Yl、Y2, JATG接口，RESET (復(fù)位)電路，USB通訊接口和IXD顯示屏。所述微波天線(xiàn)模塊分別與喚醒模塊和微波收發(fā)模塊連接，用于接受和發(fā)射微波信號(hào)；所述喚醒模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和電源控制模塊連接，用于從微波天線(xiàn)模塊接收到微波信號(hào)后產(chǎn)生一個(gè)喚醒信號(hào)將基帶處理模塊喚醒；喚醒模塊由電容、電阻、二極管等組成，用于車(chē)載單元進(jìn)入路側(cè)單元的通信區(qū)域時(shí)產(chǎn)生喚醒脈沖。[0024]微波收發(fā)模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和和電源控制模塊連接，用于產(chǎn)生和處理微波信號(hào)并將產(chǎn)生的微波信號(hào)送入微波天線(xiàn)模塊和從微波天線(xiàn)模塊接收到的微波信號(hào)送入基帶處理模塊；微波收發(fā)模塊的功能是車(chē)載單元進(jìn)入路邊設(shè)備的通信區(qū)域后，接收微波信號(hào)。對(duì)于符合DSRC通信協(xié)議的數(shù)據(jù)信息，對(duì)其進(jìn)行解調(diào)、整形、濾波后，通過(guò)1 總線(xiàn)(SDA和SCL) 送往基帶處理模塊。同時(shí)，根據(jù)協(xié)議和指令發(fā)射射頻載波，將調(diào)試于載波的數(shù)據(jù)信息返回到路邊設(shè)備。本實(shí)用新型的微波射頻芯片PD5000是一款5. 8GHz頻段的專(zhuān)用射頻收發(fā)芯片，內(nèi)部集成了 ASK解調(diào)器、電壓可控振蕩器、IF濾波器、鎖相環(huán)，擁有片上溫度傳感器和補(bǔ)償電路，可以做到自動(dòng)頻道掃描，發(fā)射功率控制且調(diào)制指數(shù)可以通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)控制，主要應(yīng)用在ETC和ITS等無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中。圖4所示的是微波收發(fā)模塊。由PD5000芯片內(nèi)部的5. 8GHz FractionalPLL電路和外部提供的16. 384MHZ的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器U20 (第34腳)來(lái)構(gòu)成載波合成電路。載波合成后的信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器放大后從發(fā)射端(第8腳或第10腳)輸出，輸出方式有兩種差分輸出或者直接輸出。本實(shí)用新型采用的是直接輸出(第8腳)到射頻開(kāi)關(guān)U21，U21 是一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，由基帶處理模塊發(fā)出的TX_EN信號(hào)通過(guò)邏輯控制芯片U22產(chǎn)生兩個(gè)反相信號(hào)來(lái)控制其開(kāi)關(guān)方向。然后經(jīng)過(guò)50Ω的傳輸線(xiàn)匹配送至微波天線(xiàn)。同樣，接收電路經(jīng)過(guò)天線(xiàn)接收到的信號(hào)經(jīng)射頻開(kāi)關(guān)U21到達(dá)PD5000的接收端(第4腳或第5腳)，經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部的低噪聲放大器、下變頻調(diào)制和帶通濾波器，最后通過(guò)I2C總線(xiàn)(第23、對(duì)腳)和數(shù)據(jù)端口 TX_DT和RX_DT (第27J8腳)到達(dá)基帶處理模塊。太陽(yáng)能充電模塊分別和電源控制模塊和基帶處理模塊連接，用于在基帶處理模塊的控制下向電源控制模塊供電；本實(shí)用新型的供電模式采用太陽(yáng)能充電方式，利用太陽(yáng)能充電模塊內(nèi)的太陽(yáng)能電池板為電源控制模塊內(nèi)的鋰電池充電。且由基帶處理模塊對(duì)太陽(yáng)能充電模塊進(jìn)行管理，太陽(yáng)能充電模塊利用太陽(yáng)能光“電板+鋰電池+MCU控制”來(lái)構(gòu)成不間斷的低功耗電源系統(tǒng)。太陽(yáng)能光電板從光/伏轉(zhuǎn)換成微量的電能，經(jīng)由充電電路變換成直流輸出并對(duì)鋰進(jìn)行充電。同時(shí)穩(wěn)壓電路輸出3. 3V電壓供給系統(tǒng)使用。這樣的電路非常適合于低功耗的戶(hù)外設(shè)備中使用，具有環(huán)保、高效的特點(diǎn)。如圖7所示，太陽(yáng)能電池板BT2的輸出經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電路后給鋰電池BTl充電，其中開(kāi)關(guān)電路由三極管Ql和Q2組成的開(kāi)關(guān)控制電池板BT2 是否對(duì)BTl充電。三極管Ql的基極受到基帶處理模塊的I/O 口 CHARGE_EN的控制，當(dāng)需要充電時(shí)，MCU把CHARGE_EN設(shè)置為高電平，三極管Q2導(dǎo)通太陽(yáng)能電池板BT2開(kāi)始對(duì)鋰電池 BTl充電；充電完成時(shí)，基帶處理模塊將CHARGE_EN設(shè)置為低電平，三極管Q2截止，太陽(yáng)能電池板BT2停止對(duì)鋰電池BTl充電。同時(shí)，Q2的基極連接有防止鋰電池BTl對(duì)太陽(yáng)能電池板BT2反沖的肖特基二極管D40。鋰電池BTl的電壓通過(guò)兩組分壓電路進(jìn)入雙運(yùn)放比較器 U40,與穩(wěn)壓二極管D42提供的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。由R404、R406、R408組成的分壓電路用于鋰電池電壓高的比較，由R403、R407、R405組成的分壓電路用于鋰電池電壓低的比較。調(diào)節(jié)電阻R407的阻值選擇適當(dāng)?shù)姆謮罕?，使U40中的運(yùn)放1在電壓低時(shí)BATT_L0W為低電平， 基帶處理模塊檢測(cè)到BATT_L0W為低電平時(shí)置CHARGE_EN為高電平，開(kāi)始充電。同理，調(diào)節(jié)電阻R408的阻值選擇適當(dāng)?shù)姆謮罕龋筓40中的運(yùn)放2在電壓高時(shí)BATT_HIGH為低電平，基帶處理模塊檢測(cè)到BATT_HIGH為低電平時(shí)置CHARGE_EN為低電平，停止充電。這樣利用基帶處理模塊根據(jù)鋰電池的電量對(duì)充電進(jìn)行控制有利于提高鋰電池的使用壽命和電路的穩(wěn)定性。另外，當(dāng)太陽(yáng)能電池板BT2儲(chǔ)存的電能不夠時(shí)，可以用P4接入車(chē)載電源，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器U42(LM2576)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的電壓來(lái)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電源控制模塊分別和太陽(yáng)能充電模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊連接，用于為喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊供電。本實(shí)用新型的電源控制模塊可以為基帶處理模塊提供3. 3V和5V的電源，為微波收發(fā)模塊提供1. 8V和3. 3V的電源。且對(duì)整個(gè)車(chē)載單元的各個(gè)模塊進(jìn)行電源管理，使其能高效穩(wěn)定的工作本實(shí)用新型的電源控制模塊為基帶處理模塊和微波收發(fā)模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。電源控制模塊采用鋰電池供電，供電電壓為5V。如圖5示電池電源BTl輸出電源BATT_ OUT經(jīng)過(guò)低功耗LDO(U30)輸出為可用的5V電壓，用來(lái)給基帶處理模塊中的IXD顯示屏供電。同時(shí)，5V電壓經(jīng)過(guò)三端引腳穩(wěn)壓器U31后，輸出電壓為3. 3V，為基帶處理模塊的微處理器MSP430F149(和微波收發(fā)模塊中的PD5000及其功率放大部分供電。最后，3. 3V的電壓經(jīng)過(guò)電壓調(diào)節(jié)器U32及濾波電路后，為PD5000的射頻部分、PLL部分和TxBB部分提供1. 8V 的電壓。PD5000芯片的供電系統(tǒng)如圖6所示。實(shí)施例2 如圖2所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，為了擴(kuò)展本實(shí)用新型的功能，還包括了 觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊，所述觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊直接和基帶處理模塊連接用于人工開(kāi)啟基帶處理模塊。人機(jī)接口模塊，所述人機(jī)接口模塊分別和基帶處理模塊連接用于和上位機(jī)(如 PC，圖中未示出)通信。本實(shí)用新型作為一個(gè)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，車(chē)載單元需要在交易過(guò)程中和結(jié)束時(shí)給出一定的提示信息如蜂鳴器、LED燈等，告知使用者通信成功、出錯(cuò)等情況。下面以實(shí)施例1的方案為例，對(duì)本發(fā)明的工作過(guò)程做詳細(xì)的說(shuō)明車(chē)載單元被初始化后，平時(shí)基帶處理模塊處于睡眠模式，而喚醒模塊一直處于供電狀態(tài)。當(dāng)車(chē)載單元進(jìn)入到路側(cè)單元(RSU)的通信區(qū)域時(shí)，喚醒模塊從微波天線(xiàn)模塊接收微波信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)喚醒脈沖，喚醒基帶處理模塊使基帶處理模塊進(jìn)入工作模式?；鶐幚砟K通過(guò)1 總線(xiàn)來(lái)控制微波收發(fā)模塊及其數(shù)據(jù)傳輸。在車(chē)載單元和路側(cè)單元正常通信的過(guò)程中，基帶處理模塊根據(jù)操作流程及通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)載單元內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫(xiě)等操作。最后，通過(guò)路側(cè)單元發(fā)來(lái)的操作成功的指令，基帶處理模塊自身重新進(jìn)入睡眠模式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本實(shí)用新型的原理，應(yīng)被理解為實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。凡是根據(jù)上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，包括基帶處理模塊、微波天線(xiàn)模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊，其特征在于，還包括太陽(yáng)能充電模塊；所述基帶處理模塊分別和喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊連接，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述模塊的控制和通信；所述微波天線(xiàn)模塊分別與喚醒模塊和微波收發(fā)模塊連接，用于接受和發(fā)射微波信號(hào)； 所述喚醒模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和電源控制模塊連接，用于從微波天線(xiàn)模塊接收到微波信號(hào)后產(chǎn)生一個(gè)喚醒信號(hào)將基帶處理模塊喚醒；微波收發(fā)模塊分別與微波天線(xiàn)模塊、基帶處理模塊和和電源控制模塊連接，用于產(chǎn)生和處理微波信號(hào)并將產(chǎn)生的微波信號(hào)送入微波天線(xiàn)模塊和從微波天線(xiàn)模塊接收到的微波信號(hào)送入基帶處理模塊；太陽(yáng)能充電模塊分別和電源控制模塊和基帶處理模塊連接，用于在基帶處理模塊的控制下向電源控制模塊供電；電源控制模塊分別和太陽(yáng)能充電模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊連接， 用于為喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，還包括觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊，所述觸發(fā)開(kāi)關(guān)模塊直接和基帶處理模塊連接用于人工開(kāi)啟基帶處理模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，還包括人機(jī)接口模塊，所述人機(jī)接口模塊分別和基帶處理模塊連接用于和上位機(jī)通信。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)載單元，包括基帶處理模塊、微波天線(xiàn)模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和電源控制模塊，其特征在于，還包括太陽(yáng)能充電模塊；所述太陽(yáng)能充電模塊分別和電源控制模塊和基帶處理模塊連接，用于在基帶處理模塊的控制下向電源控制模塊供電；電源控制模塊分別和太陽(yáng)能充電模塊、喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊連接，用于為喚醒模塊、微波收發(fā)模塊和基帶處理模塊供電。本實(shí)用新型的有益效果是由于設(shè)置了太陽(yáng)能充電模塊，因此使用過(guò)程中不需要不斷的更換電池和充電，使用很方便。
文檔編號(hào)G07B15/06GK201955821SQ20102068500
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者文光俊, 李沈飛, 王忠焰 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)