基于光通信的车辆管理系统

摘要

本发明涉及一种基于光通信的车辆管理系统，其包括路径信息发射模块、车载模块及光信号接收模块，所述路径信息发射模块用于发射带有路径标识信息的信号；所述车载模块包括信号接收单元及光信号发射单元，所述信号接收单元用于接收所述路径标识信息并将该路径标识信息传送给所述光信号发射单元，所述光信号发射单元用于发射车辆身份识别信息及所述路径标识信息；所述光信号接收模块用于读取所述车辆身份识别信息及所述路径标识信息。本发明基于光通信的车辆管理系统通过所述各个模块的配合，便解决了现有收费系统中不能识别多条不同路径的问题，提高了路网的通行效率，无电磁干扰，减少了射频辐射对人体的危害。

权利要求

1.一种基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：包括路径信息发射模块、车载模块及光信号接收模块，所述路径信息发射模块用于发射带有路径标识信息的信号；所述车载模块包括信号接收单元及光信号发射单元，所述信号接收单元用于接收所述路径标识信息并将该路径标识信息传送给所述光信号发射单元，所述光信号发射单元用于发射车辆身份识别信息及所述路径标识信息；所述光信号接收模块用于读取所述车辆身份识别信息及所述路径标识信息；

所述路径信息发射模块设置有射频天线，所述射频天线设置有天线本体及位于所述天线本体一侧的超材料面板，所述超材料面板设置有若干层，每一层由片状的基底和设置在所述基底上的多个人造微结构组成。

2.根据权利要求1所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述路径信息发射模块发射带有路径标识信息的信号是光信号或射频信号。

3.根据权利要求1所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述超材料面板的等效介电常数及等效磁导率由超材料面板的中间向四周逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述人造微结构的尺寸从每一层的中心向周围逐渐变小，相同半径处的人造微结构尺寸大小相同。

5.根据权利要求4所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述人造微结构呈工字形。

6.根据权利要求1所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述路径信息发射模块包括路侧微处理器、射频单元、功率放大器、远程控制单元及所述射频天线，所述路侧微处理器分别与所述射频单元、功率放大器及远程控制单元电连接，所述射频天线与所述功率放大器模块电连接。

7.根据权利要求6所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述远程控制单元是无线网络通信模块，其用于通过计算机远程设置路径信息发射模块的路径标识信息、功率参数及检测路径信息发射模块的工作状态。

8.根据权利要求1或2所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述信号接收单元设置有第一微处理器、射频接收器及接收天线，所述第一微处理器与所述射频接收器电连接，所述射频接收器与所述接收天线电连接；所述光信号发射单元设置有光源及与所述光源电连接的第二微处理器；所述第一微处理器与所述第二微处理器电连接，并用于将路径标识信息传送给所述第二微处理器。

9.根据权利要求8所述的基于光通信的车辆管理系统，其特征在于：所述光源是LED车灯。

说明书

基于光通信的车辆管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车辆管理系统，尤其涉及一种基于光通信的车辆管理系统。

背景技术

[0002] 联网收费是目前各地区路网收费的大趋势，目前大部分地区都已实施了基于IC卡的路网收费系统。由于IC卡收费系统收费不便，因而远距离RFID自动收费系统应运而生。RFID自动收费系统是通过RFID读写器与RFID卡相互配合实现，其时通过读写器接收RFID卡耦合回来的射频信号进行识别来进行通信。现有的所述路网收费系统所使用的频率通常与手机等通信工具所使用的频率相同，因而，有时还会与现有的手机信号发生干扰。其通信距离通常受到各种条件的限制，往往采用增大天线发射功率和增益的办法，这就要求车载RFID卡的安装位置与固定的读写器天线的安装位置有很好的匹配，这就使得远距离RFID系统的使用存在很大局限。当有多个车道时，不仅需要安装多个RFID读写器，而且很难避免邻道干扰和误读等现象。此外，其不能识别多条不同路径，电磁辐射对人体造成危害。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种基于光通信的车辆管理系统，其解决了现有系统不能识别多条不同路径的问题，提高了路网的通行效率，无电磁干扰，减少射频辐射对人体的危害。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种基于光通信的车辆管理系统，其包括路径信息发射模块、车载模块及光信号接收模块，所述路径信息发射模块用于发射带有路径标识信息的信号；所述车载模块包括信号接收单元及光信号发射单元，所述信号接收单元用于接收所述路径标识信息并将该路径标识信息传送给所述光信号发射单元，所述光信号发射单元用于发射车辆身份识别信息及所述路径标识信息；所述光信号接收模块用于读取所述车辆身份识别信息及所述路径标识信息。

[0005] 进一步地，所述路径信息发射模块发射带有路径标识信息的信号是光信号或射频信号。

[0006] 进一步地，所述路径信息发射模块设置有射频天线，所述射频天线设置有天线本体及位于所述天线本体一侧的超材料面板，所述超材料面板设置有若干层，每一层由片状的基底和设置在所述基底上的多个人造微结构组成。

[0007] 进一步地，所述超材料面板的等效介电常数及等效磁导率由超材料面板的中间向四周逐渐变小。

[0008] 进一步地，所述人造微结构的尺寸从每一层的中心向周围逐渐变小，相同半径处的人造微结构尺寸大小相同。

[0009] 进一步地，所述人造微结构呈工字形。

[0010] 进一步地，所述路径信息发射模块包括路侧微处理器、射频单元、功率放大器、远程控制单元及所述射频天线，所述路侧微处理器分别与所述射频单元、功率放大器及远程控制单元电连接，所述射频天线与所述功率放大器模块电连接。

[0011] 进一步地，所述远程控制单元是无线网络通信模块，其用于通过计算机远程设置路径信息发射模块的路径标识信息、功率参数及检测路径信息发射模块的工作状态。

[0012] 进一步地，所述信号接收单元设置有第一微处理器、射频接收器及接收天线，所述第一微处理器与所述射频接收器及所述光信号发射单元电连接，所述射频接收器与所述接收天线电连接；所述光信号发射单元设置有光源及与所述光源电连接的第二微处理器；所述第一微处理器与所述第二微处理器电连接，并用于将路径标识信息传送给所述第二微处理器。

[0013] 进一步地，所述光源是LED车灯。

[0014] 综上所述，本发明基于光通信的车辆管理系统通过所述各个模块的配合，便解决了现有收费系统中不能识别多条不同路径的问题，提高了路网的通行效率，无电磁干扰，减少射频辐射对人体的危害。

附图说明

[0015] 图1是本发明基于光通信的车辆管理系统的原理框图。

[0016] 图2是图1所示本发明的路径信息发射模块的原理框图。

[0017] 图3是图2所示本发明路测天线的结构示意图。

[0018] 图4是图3所示本发明超材料面板的结构示意图。

[0019] 图5是图1所示本发明车载模块的原理框图。

[0020] 图6是图1所示本发明的光信号接收模块的原理框图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述：

[0022] 请参阅图1及图2，本发明基于光通信的车辆管理系统包括路径信息发射模块1、车载模块2及光信号接收模块3。所述路径信息发射模块1用于发射带有路径标识信息的射频信号，其包括路侧微处理器11、射频单元12、功率放大器13、远程控制单元14及射频天线15，所述路侧微处理器11分别与所述射频单元12、功率放大器13及远程控制单元14电连接，所述射频天线15与所述功率放大器13模块电连接。所述远程控制单元14是无线网络通信模块，其用于通过计算机远程设置路径信息发射模块1的路径标识信息、功率参数及检测路径信息发射模块1的工作状态。

[0023] 请参阅图2至图4，所述射频天线15设置有天线本体151及位于所述天线本体151前端一侧的超材料面板152，所述天线本体151设置有振子1511，所述超材料面板152位于所述振子1511的一侧。所述超材料面板152设置有若干层，每一层由片状的基底153和设置在所述基底153上的多个人造微结构154组成。由超材料技术可知，在基材选定的情况下，通过调整人造微结构154的图案、尺寸及其在基材上的空间分布，可以调整超材料上各处的等效介电常数及等效磁导率，进而改变超材料各处的等效折射率。当人造微结构
154采用相同的几何形状时，某处人造微结构154的尺寸越大，则该处的等效介电常数及等效磁导率越大，折射率也越大。

[0024] 在本实施例中，采用的人造微结构154的图案呈工字形，基底153上工字形的人造微结构154的尺寸从中心向周围逐渐变小，在基底153中心处，工字形的人造微结构154的尺寸最大，并且在距离中心相同半径处的工字形人造微结构154的尺寸相同，因此基底153的等效介电常数及等效磁导率由中间向四周逐渐变小，中间的等效介电常数及等效磁导率最大，因而基底153的折射率从中间向四周逐渐变小，中间部分的折射率最大。通过在天线本体151前端一侧添加所述超材料面板152，从而将辐射振子产生的大部分电磁波经由超材料面板152折射并向同一方向汇聚，从而大大减少了辐射波波瓣的宽度，使射频天线15的增益得以显著提高，大大增强了射频天线15的信号强度，因而可应用在各种恶劣的环境。

[0025] 请参阅图5，所述车载模块2包括信号接收单元21及光信号发射单元22，所述信号接收单元21用于接收所述路径标识信息并将该路径标识信息传送给所述光信号发射单元22，其设置有第一微处理器211、射频接收器212、接收天线213及载波检测电路单元214，所述第一微处理器211与所述射频接收器212及载波检测电路单元214电连接，所述射频接收器212与所述接收天线213电连接。所述载波检测电路单元214用来触发所述第一微处理器211工作，当检测到一定频率的唤醒信号后，立即输出一个触发信号至第一微处理器211，使第一微处理器211从休眠状态进入正常工作状态，即被唤醒。

[0026] 所述光信号发射单元22用于发射车辆身份识别信息及所述路径标识信息，所述车辆身份识别信息包括车主信息、车牌号信息及车型信息。所述光信号发射单元22设置有光源221及与所述光源221电连接的第二微处理器222。所述第一微处理器211与所述第二微处理器222电路接，并用于将路径标识信息传送给所述第二微处理器222。在本实施例中，所述射频接收器212是nRF905芯片，nRF905芯片由完全集成的频率合成器、带解调的接收器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加滤波器，就可以获得稳定的工作频率，其自身具备Shock Burst工作模式，能自动产生前导码和CRC(循环冗余码校验)，而且使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。所述光源221及所述第二微处理器222分别是LED车灯及汽车电脑内的微处理器，因而，本发明可充分利用现有的汽车硬件资源，进需修改现有的汽车电脑内的软件，便实现相应的功能，从而节约成本，便于推广应用。

[0027] 所述光信号接收模块3用于读取所述车辆身份识别信息及所述路径标识信息，其设置在路网的入口处及出口处。所述光信号接收模块3包括光电探测器31及与所述光电探测器31电连接的信号处理单元32，所述信号处理单元32设置有相互电连接的滤波器321及解扩单元322，所述滤波器321与所述光电探测器31电连接。所述光电探测器31接收光信号发射单元发射过来的光信号并转换为相应的电信号，然后经过滤波器321的滤波处理后送入扩解单元322。经过解扩单元322进行处理，如果信号的地址码与本地地址码相匹配，则传送的信息可以正确恢复出来，否则便丢弃。所述解扩单元与计算机4相连，所述计算机4与与数据中心5相连，因此，所述车辆身份识别信息及所述路径标识信息经所述光信号接收模块3读取后，最终可传送至所述数据中心5，因而便于对车辆的监控、收费及管理。

[0028] 本发明的工作原理为：当带有车载模块2的车辆进入路网入口处时，车载模块2的光信号发射单元22向光信号接收模块3发射行驶路径入口信息。然后车载模块2随车辆在路网内移动。当车驾驶经过设置有所述路径信息发射模块1的地方时，所述路径信息发射模块1通过射频天线15发送唤醒信号给所述车载模块2的载波检测电路单元214，则载波检测电路单元214将微处理器唤醒。然后，所述路径信息发射模块1再通过射频天线15以一定的频率连续发送带有路径标识信息的射频信号，当车载模块2检测到上述路径标识信号之后，通过信号接收单元21接收该路径标识信息，顺序保存在信号接收单元21的第一微处理器211的存储单元内。

[0029] 当车辆行驶至路网出口处时，所述光信号发射单元22将车辆身份识别信息及所述路径标识信息发射给所述光信号接收模块3，所述光信号接收模块3即可获得该车辆行驶的准确路径。在信息读取成功后，所述车载模块2内的入口信息和路径标识信息自动清除，并把车载模块2设置为省电的休眠模式。本发明的路径信息发射模块1可采用无线链路进行通信，其具有通信距离远、绕过障碍物能力强的特点，且可采用公用频段，无需申请无线电使用许可，便于推广应用。

[0030] 综上所述，本发明基于光通信的车辆管理系统通过所述各个模块的配合，便解决了现有收费系统中不能识别多条不同路径的问题，提高了路网的通行效率，无电磁干扰，减少射频辐射对人体的危害。

[0031] 上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，例如，所述路径信息发射模块3发射的信号是光信号等，这些均属于本发明的保护范围之内。