电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置

摘要

本发明提供了一种提供电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置，其特征在于：在包括天线、RF接收部、RF发送部及基频带(Baseband)发送/接收部的车辆搭载装置(OBU)的电子收费系统(ETCS)中，在作为上述RF接收部一部分的ASK解调器接收端，还包括由数字控制部及RSSI控制部构成的车辆搭载装置(OBU)的接收性能限制装置，以控制上述车辆搭载装置(OBU)的接收性能，从而只在一定的通信范围发送或接收信号，从而解决解决在通信范围之外的区域产生干扰电子收费系统(ETCS)性能的噪声，而且在进入车辆搭载装置(OBU)的通信范围之后，降低发送、接收转换效率的问题。

权利要求

1.一种电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：在包括天线、RF接收部、RF发送部及基频带（Baseband）发送/接收部的车辆搭载装置（OBU）的电子收费系统（ETCS）中，在作为上述RF接收部一部分的ASK解调器接收端，还包括由数字控制部及RSSI控制部构成的车辆搭载装置（OBU）的接收性能限制装置，以控制上述车辆搭载装置（OBU）的接收性能，从而只在一定的通信范围发送或接收信号，且上述RSSI控制部通过校准RSSI阈值或RSSI斜率控制上述ASK解调器中产生的振幅键控（ASK）输出信号。

2.根据权利要求1所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：上述振幅键控（ASK）输出信号只在车辆搭载装置（OBU）的接收信号输入功率（Input power）大于与上述标准接收灵敏度（Pref）对应的RSSI阈值时才输出。

3.根据权利要求1所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：上述RF发送部只在大于与RSSI阈值对应的标准接收灵敏度（Pref）以上时发送信号。

4.根据权利要求1所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：在上述基频带（Baseband）发送/接收部一侧端还包括用于保存RSSI阈值或标准接收灵敏度（Pref）的数字控制值（Digital Control Value）的车辆搭载装置（OBU）终端内存。

5.一种电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：在具备各附着于多个路边装置（RSU）的天线、RF接收部、RF发送部及基频带（Baseband）发送/接收部的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置中，在作为上述RF接收部一部分的ASK解调器接收端，还包括由数字控制部及RSSI控制部构成的路边装置（RSU）的接收性能限制装置，以控制上述路边装置（RSU）的接收性能，从而只在一定的通信范围发送或接收信号，且上述RSSI控制部通过校准RSSI阈值或RSSI斜率控制上述ASK解调器中产生的振幅键控（ASK）输出信号。

6.根据权利要求5所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：上述振幅键控（ASK）输出信号只在车辆搭载装置（OBU）的接收信号输入功率（Input power）大于与上述标准接收灵敏度（Pref）对应的RSSI阈值时才输出。

7.根据权利要求5所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：上述RF发送部只在大于与RSSI阈值对应的标准接收灵敏度（Pref）以上时发送信号。

8.根据权利要求5所述的电子收费系统（ETCS）终端的通信范围限制装置，其特征在于：在上述基频带（Baseband）发送/接收部一侧端还包括用于保存RSSI阈值或标准接收灵敏度（Pref）的数字控制值（Digital Control Value）的路边装置（RSU）终端内存。

说明书

电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置，尤其涉及精确校准电子收费系统(ETCS)终端的接收性能，以提高电子收费系统(ETCS)终端在通信范围内的通信成功率的电子收费系统(ETCS)终端。

背景技术

[0002] 电子收费系统(Electric Toll Collection System，下称“ETCS”)又称快速通过系统，是利用5.8GHZ的无线通信系统的无停车收费系统，也是实现可获得减少交通拥堵，改善环境，交通系统电算化等效果的智能型交通体系(Intelligent Transport System，下称“ITS”)基本系统。

[0003] 上述电子收费系统(ETCS)通信系统利用5.8GHZ频带的振幅键控(Amplitude Shift Keying，下称“ASK”)方式，分为手动和主动两种方式，其中，主动方式具有不仅在电子收费系统(ETCS)，还在ITS容易实现的优点。

[0004] 图1为电子收费系统(ETCS)的一般结构示意图。

[0005] 如图1所示，电子收费系统(Electric Toll Collection System，ETCS)包括车辆搭载装置(On Board Unit，下称“OBU”)110、第一车辆检测器120、第二车辆检测器125、第一路边装置(Road Side Equipment，下称“RSU1”)130及第二路边装置(Road Side Equipment，下称“RSU2”)135。

[0006] 上述车辆搭载装置(OBU)110为搭载于车辆的终端，与作为设置于路边的终端的上述路边装置(RSU)130、135相互发送或接收RF(Radio Frequency)。上述车辆检测器120、125只用于识别车型，与RF(Radio Frequency)的发送或接收无关。上述车辆搭载装置(OBU)110通过依次经过第一车辆检测器120、第二车辆检测器125、第一路边装置(RSU1)130、第二路边装置(RSU2)135完成收费所需程序。

[0007] 图1中用箭头表示的区间表示上述通信范围150，这表示上述车辆搭载装置(OBU)110和上述路边装置(RSU)130、135之间发送或接收信号的区间，而且是根据道路状况进行了优化，从而是在路边设置电子收费系统(ETCS)后不会变更的项目。

[0008] 为了最大限度地减少电子收费系统(ETCS)的失败，上述通信范围150严格限制在一定距离范围之内，但可根据用户的需要通过校准上述路边装置(RSU)130、135的发送功率及校准天线偏置形成所需通信范围150。上述通信范围150不得超出第一车辆检测器120的位置，而若在上述通信范围150之外的区域，例如在上述第一车辆检测器120之前进行上述车辆搭载装置(OBU)110和上述路边装置(RSU)130、135之间的发送或接收信号，则将判定为失败。即，只有上述车辆搭载装置(OBU)110和上述路边装置(RSU)130、135之间的信号发送或接收在上述通信范围150之内完成，才被视为正常操作。因此，为了遵守电子收费系统(ETCS)的上述通信范围150，上述车辆搭载装置(OBU)110的性能必需优秀，而对于上述规定的通信范围150，车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能越差电子收费系统(ETCS)的失败可能性越高。

[0009] 图2为现有电子收费系统(ETCS)用发送部或发送部实施例示意图。

[0010] 如图2所示，现有电子收费系统(ETCS)包括天线100、RF发送/接收部200、基频带(Baseband)发送/接收部300。

[0011] 上述RF发送/接收部200包括RF接收部210、RF发送部220及RF开关230。上述RF接收部210包括低噪声放大器212、下变频混频器、滤波器216、ASK解调器218。

[0012] 上述低噪声放大器212放大RF信号。上述下变频混频器214将放大的RF信号下变频为IF(Intermediate Frequency)信号。上述滤波器216过滤经降频转换的信号的噪声(noise)。上述ASK解调器218将接收的信号以ASK(Amplitude Shift Keying)方式解调(Demodulation)并向上述基频带(Baseband)发送/接收部300输出数字(Digital)信号。

[0013] 上述RF发送部220包括上变频混频器222及功率放大器224。上述上变频混频器222将从上述基频带(Baseband)发送/接收部300输入的信号上变频为RF信号，而上述功率放大器224将RF信号放大为所需输出电平(Level)的信号。

[0014] 在上述图2中省略了VCO(Voltage Controlled Oscillator)及PLL(Phase Locked Loop)的图示。

[0015] 图3为说明根据车辆搭载系统(OBU)的性能的电子收费系统(ETCS)通信成功率的示意图。

[0016] 如图3及图1所示，350表示通信范围150内的最小通信成功率；310表示车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能高于标准时的通信成功率；330表示车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能低于标准时的通信成功率；320表示车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能符合标准而被优化时的通信成功率。

[0017] 上述350为电子收费系统(ETCS)终端的通信成功率为最小通信成功率的情况，电子收费系统(ETCS)终端将进行失败(Fail)处理。上述310为车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能优秀以至超过标准的情况，此时，将在通信范围之外的区间，即在第一车辆检测器120的位置之前发送、接收信号。

[0018] 上述330为车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能低于标准的情况，此时，虽然未超出通信范围，但会出现通信范围内的通信成功率急剧下降的区间340。此时，若车辆搭载装置(OBU)110高速通过电子收费系统(ETCS)区间，则失败的可能性高。

[0019] 上述320为车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能未超出通信范围150，而且与上述310的情况不同，不存在通信范围150内没有通信成功率减少的区间的情况，因此，即使车辆搭载装置(OBU)110高速通过，也能维持稳定的性能。

[0020] 图4为通过降低现有车辆搭载装置(OBU)的发送部性能获得的车辆搭载装置(OBU)发送部输出信号示意图。

[0021] 图4及图1所示，图4的左图为一般车辆搭载装置(OBU)发送部输出信号示意图，其中车辆搭载装置(OBU)110输出信号为以ASK方式调制(Modulation)的信号，需以一定水平以上的大小输出。

[0022] 上述输出信号的质量用调制指数412表示，而这将定义为载波成分410和振幅偏移414之差。上述载波成分410和上述振幅偏移成分414之差越小，就表示调制指数412越优秀，而这还表示车辆搭载装置(OBU)110输出信号的质量及车辆搭载装置(OBU)110的发送、接收性能好。

[0023] 图4的右图为通过降低车辆搭载装置(OBU)110的发送部性能获得的车辆搭载装置(OBU)110发送部输出信号示意图，在维持载波成分420的同时减少振幅偏移成分424，以降低调制指数422。若通过降低车辆搭载装置(OBU)110发送信号的上述调制指数422的方法降低车辆搭载装置(OBU)110发送性能，则可降低路边装置(RSU)130、135的接收部接收性能，从而可限制车辆搭载装置(OBU)110和路边装置(RSU)130、135之间的通信范围150。

[0024] 上述现有技术虽然可满足所需通信范围，但存在如下问题：

[0025] 即，电子收费系统(ETCS)用车辆搭载装置(OBU)110的工作方式为，在接收信号时，必需发送信号。因此，不能限制车辆搭载装置(OBU)110接收部性能，从而在进入通信范围150之前，由车辆搭载装置(OBU)110的接收部正常接收信号，而车辆搭载装置(OBU)110的发送部也输出信号。即，在通信范围之前，只是车辆搭载装置(OBU)110和路边装置(RSU)130、135之间的通信未成功，但发生了不必要的工作状态，因此，车辆搭载装置(OBU)110在通信范围150之外的区域产生干扰电子收费系统(ETCS)性能的噪声(Noise)，而且在进入车辆搭载装置(OBU)110的通信范围50之后，降低接收、发送转换的效率性。

发明内容

[0026] 【所要解决的课题】

[0027] 本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置，其可在有限的通信范围内，精确电控终端的接收灵敏度。

[0028] 【课题解决方案】

[0029] 为达到上述目的，本发明提供电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置，其特征在于：在包括天线、RF接收部、RF发送部及基频带(Baseband)发送/接收部的车辆搭载装置(OBU)的电子收费系统(ETCS)中，在作为上述RF接收部一部分的ASK解调器接收端，还包括由数字控制部及RSSI控制部构成的车辆搭载装置(OBU)的接收性能限制装置，以控制上述车辆搭载装置(OBU)的接收性能，从而只在一定的通信范围发送或接收信号。

[0030] 【效果】

[0031] 本发明遵守电子收费系统(ETCS)的通信范围，而且只在接收标准灵敏度以上启动终端的发送部，从而解决在通信范围之外的区域产生干扰电子收费系统(ETCS)性能的噪声，而且在进入车辆搭载装置(OBU)的通信范围之后，降低发送、接收转换效率的问题。

附图说明

[0032] 图1为电子收费系统(ETCS)的一般结构示意图；

[0033] 图2为现有电子收费系统(ETCS)用发送部或发送部实施例示意图；

[0034] 图3为说明根据车辆搭载系统(OBU)的性能的电子收费系统(ETCS)通信成功率的示意图；

[0035] 图4为通过降低现有车辆搭载装置(OBU)的发送部性能获得的车辆搭载装置(OBU)发送部输出信号示意图；

[0036] 图5为本发明电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置结构图；

[0037] 图6为说明本发明车辆搭载装置(OBU)接收性能操纵方法的RSSI曲线图；

[0038] 图7为根据本发明的车辆搭载装置(OBU)接收性能操纵的RSSI及Demodulation的ASK输出信号曲线图。

具体实施方式

[0039] 下面，结合附图对本发明具体实施例进行详细说明。

[0040] 图5为本发明电子收费系统(ETCS)终端的通信范围限制装置结构图。

[0041] 如图5及图2所示，本发明通信范围限制装置，构成包括天线100、RF发送/接收部200、基频带(Baseband)发送/接收部300及车辆搭载装置(OBU)终端内存400的车辆搭载装置(OBU)的电子收费系统(ETCS)。上述RF发送/接收部200，除原有的RF接收部210、RF发送部220及RF开关230之外，还包括车辆搭载装置(OBU)的接收性能限制装置
240。

[0042] 上述接收性能限制装置240为构成本发明特征的电路，起到限制车辆搭载装置(OBU)接收性能的作用，包括数字控制部242及RSSI控制部244。上述RSSI控制部244为产生与接收信号的大小成比例的RSSI(Received Signal Strength Indicator)输出信号的电路，而且通过数字控制部242校准。

[0043] 上述RSSI控制部244通过上述数字控制部242校准，而可根据上述经校准的RSSI阈值或标准接收灵敏度的优化信号值，校准ASK解调器218的输出信号。上述输出信号传递至基频带(Baseband)发送/接收部300，而此时，RSSI阈值或标准接收灵敏度的优化数字控制值将保存于车辆搭载装置(OBU)终端内存400。

[0044] 上述天线100、RF发送/接收部200、基频带(Baseband)发送/接收部300已在图2中说明过，因此，在此不再赘述。

[0045] 图6为说明本发明车辆搭载装置(OBU)接收性能操纵方法的RSSI曲线图。

[0046] 如图6及图5所示，610表示车辆搭载装置(OBU)的标准接收灵敏度；611表示RSSI；620表示RSSI阈值(Threshold Value，RSSIth)；613表示RSSI斜率(Slope)。上述标准接收灵敏度610在用于不同车辆搭载装置(OBU)之间时，接收灵敏度偏差需非常小。上述RSSI阈值620起到决定车辆搭载装置(OBU)的接收信号大小大于还是小于RSSI阈值
620的标准值的作用，而且通过上述RSSI控制部244校准。

[0047] 图7为根据本发明的车辆搭载装置(OBU)接收性能操纵的RSSI及Demodulation的ASK输出信号曲线图。

[0048] 如图7及图5所示，610表示车辆搭载装置(OBU)的标准接收灵敏度(Pref)；730表示RSSI；740表示经解调的ASK输出信号。

[0049] 上述RSSI730在上述RSSI控制部244产生，而在接收信号大于与上述标准接收灵敏度610对应的RSSI阈值(RSSIth)时，逻辑电平高；而在接收信号大小小于上述RSSI阈值(RSSIth)时，逻辑电平低。

[0050] 上述输出信号740只在车辆搭载装置(OBU)的接收信号大小大于与上述标准接收灵敏度610对应的RSSI阈值(RSSIth)时才输出，而在接收信号大小小于上述RSSI阈值(RSSIth)时，不产生输出信号。

[0051] 上述本发明通信范围限制装置应用于车辆搭载装置(OBU)，但也可根据需要应用于路边装置(RSU)。若将上述通信范围限制装置应用于路边装置(RSU)，则可通过已在上述图5至图7中说明的车辆搭载装置(OBU)中的应用方式，即通过校准RSSI斜率611或RSSI阈值(RSSIth)限制路边装置(RSU)的通信范围，因此，在此不再赘述。

[0052] 通过上述说明的内容，可得出如下结论：

[0053] 第一、用户通过利用数字控制部242校准的RSSI控制部244校准RSSI斜率611及RSSI阈值(RSSIth)，以将车辆搭载装置(OBU)的接收灵敏度精确校准至所需水平的电平(Level)，从而使车辆搭载装置(OBU)和路边装置(RSU)之间的信号发送/接收只在通信范围150之内进行。

[0054] 第二、RSSI控制部244通过RSSI630功能，对标准接收灵敏度610以下的输入信号不产生在车辆搭载装置(OBU)的接收部解调(Demodulation)的输出信号，而在标准接收灵敏度610以上时，产生车辆搭载装置(OBU)的发送输出信号。

[0055] 第三、因本发明通信范围限制装置通过数字控制(Digital Control)方式校准，因此，在制作车辆搭载装置(OBU)时实现自动校准(Auto-Calibration)功能，而且在制作车辆搭载装置(OBU)时，将实验获得的RSSI阈值或对标准接收灵敏度优化了的数字控制值(Digital Control Value)保存于车辆搭载装置(OBU)终端内存400，从而容易实现。

[0056] 第四、上述通信范围限制装置不仅适用于车辆搭载装置(OBU)，而且还适用于路边装置(RSU)，而此时，可以与上述说明的车辆搭载装置(OBU)中的应用相同的方式实施。

[0057] 上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。