專利名稱：一種電子不停車收費車載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子不停車收費車載裝置，尤其涉及一種公路收費系統(tǒng)所使用的車載裝置，屬于公路收費裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的各種公路收費系統(tǒng)所使用的設(shè)備，均采用人工操作的方式。在各種公 路的入口處，發(fā)給駕駛員一張磁卡，在出口處，駕駛員將磁卡交給操作員，由設(shè)備讀取卡片 內(nèi)信息，再由收費員向駕駛員收取費用。這樣設(shè)備的缺點在于，無論在入口處或出口處，駕 駛員都需要將車輛停止下來，再交相應費用。當通過該路口的車輛較多時，往往會在收費口 造成車輛擁堵。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)不停車自動收費的車載裝置。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供了 一種電子不停車收費車載裝 置，其特征在于，由液晶顯示單元、RF模塊單元、數(shù)據(jù)處理單元、喚醒單元、電源管理單元和 讀卡單元組成，數(shù)據(jù)處理單元分別與液晶顯示單元、RF模塊單元、喚醒單元、電源管理單元 和讀卡單元連接，RF模塊單元與微帶天線連接。進一步，所述RF模塊單元包括采用幅移鍵控調(diào)試方式的射頻收發(fā)芯片，射頻收發(fā) 芯片分別連接數(shù)據(jù)緩沖器、MCU接口、振蕩器、功率放大電路及低噪聲放大器，MCU接口分別 連接直流整流器、數(shù)據(jù)緩沖器及功率放大電路，直流整流器與振蕩器相連，功率放大電路及 低噪聲放大器分別通過低通濾波電路與天線開關(guān)相連，在功率放大電路、低噪聲放大器及 天線開關(guān)上分別連接有第一接口、第四接口、第二接口及第三接口。所述的喚醒單元由肖特基二極管檢波單元、π網(wǎng)絡(luò)濾波、多級三極管放大和三極 管控制供電模塊組成，肖特基二極管檢波單元一端與天線連接，另一端通過η網(wǎng)絡(luò)濾波、 多級三極管放大和三極管控制供電模塊連接。所述電源管理單元由RF控制電子開關(guān)和濾波穩(wěn)壓單元組成，RF控制電子開關(guān)和 濾波穩(wěn)壓單元連接。所述的讀卡單元由SIM卡、CPU消費卡、非接觸MIF卡和印刷天線組成，SIM卡、CPU 消費卡、非接觸MIF卡分別與印刷天線連接。本實用新型內(nèi)部采用ASK射頻收發(fā)芯片的5. 8GHz RF模塊單元，采用ASK調(diào)制方 式，車輛信息錄入在車載裝置內(nèi)；車載裝置上插有雙界面CPU卡，雙界面CPU卡存有一定金 額的預付款。車載裝置安裝在車輛內(nèi)，該車輛進入不停車電子收費通道入口時，高速公路收 費站路側(cè)所安裝的內(nèi)部同樣有5. 8GHz無線射頻模的路側(cè)裝置通過無線射頻通訊方式收到 車載裝置所發(fā)送的車輛信息，并從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出匹配車輛數(shù)據(jù)后，通過無線射頻通訊方式 進入入口交易流程，將入站信息寫入插在車載裝置的雙界面CPU卡中，放行，儲存記錄，并 上傳至高速公路數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心；該車輛通過出口時，高速公路收費站口的路測裝置讀取錄入在車載裝置內(nèi)的車輛信息、插在車載裝置的雙界面CPU卡內(nèi)過站信 息，并從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出匹配車輛數(shù)據(jù)后，通過無線射頻通訊方式進入出口交易流程，結(jié)算通 行費，記錄出站信息，并上傳至高速公路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理中心。本實用新型的優(yōu)點是使得車輛經(jīng)過高速公路入口、出口時用戶通行記錄，通行費計算、收費結(jié)算等環(huán)節(jié)的實時化完成，用戶通行不停車，而所有的收費結(jié)算環(huán)節(jié)，包括多次 信息校驗，只在220毫秒內(nèi)全部完成，電子化收費得到完全的體現(xiàn)，支持高速公路的快速聯(lián) 網(wǎng)收費。

圖1為一種電子不停車收費車載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為車載裝置RF模塊示意圖；圖3為喚醒單元示意圖；圖4為電源管理單元示意圖；圖5為讀卡單元示意圖；圖6為車載裝置入口通訊流程圖；圖7為車載裝置出口通訊流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例來具體說明本實用新型。實施例如圖1所示，為一種電子不停車收費車載裝置結(jié)構(gòu)示意圖，所述的一種電子不停 車收費車載裝置由液晶顯示單元、RF模塊單元、數(shù)據(jù)處理單元、喚醒單元、電源管理單元和 讀卡單元組成，數(shù)據(jù)處理單元分別與液晶顯示單元、RF模塊單元、喚醒單元、電源管理單元 和讀卡單元連接，RF模塊單元與微帶天線連接。數(shù)據(jù)處理單元使用的微處理器為意法半導體公司的STR715芯片，該微處理器以 工業(yè)標準的ARM7TDMI 32位RISC CPU為內(nèi)核，特別適用于需要尺寸緊湊、CPU功能強大的嵌 入式系統(tǒng)和可升級的解決方案如用戶界面、工廠自動化系統(tǒng)和銷售點(POS)應用等。該系 列微控制器提供同級產(chǎn)品中最佳的閃存隨機存取時間，直接從閃存的速率高達33MHz ；由 于采用突發(fā)加速技術(shù)，順序代碼零等待狀態(tài)，最大存取速率50MHz，因此這個系列產(chǎn)品非常 適合實時應用。該微處理器配備多種通信接口，包括UART、BSPI、I2C、HDLC (高級數(shù)據(jù)鏈路 控制)和智能卡接口。靈活的封裝選擇包括有小型低量引腳的64引腳TQFP64和LQFP64。 該芯片內(nèi)置64千字節(jié)代碼閃存、16字節(jié)數(shù)據(jù)閃存和16字節(jié)RAM，沒有USB和CAN模塊，這 個成本優(yōu)化型32位微控制器采用64引腳的TQFP64封裝。主要技術(shù)特點如下(1)存儲空間272K的FLASH編程空間(256+16K)，64K的RAM空間多種啟動模式 功能。(2)時鐘，復位和電源管理3.3V供電電壓和I/O 口電壓；集成內(nèi)核用1.8VLD0; 0 to 16MHz外部主振蕩器；32kHz外部備用振蕩器；內(nèi)部鎖相環(huán)供CPU時鐘；高達的50MHz CPU操作頻率；實時時鐘功能；四種省電工作模式SL0W，WAIT，STOP, STANDBY。[0025](3)中斷管理快速中斷處理；16個中斷優(yōu)先級；2個可屏蔽的FIQ中斷源。(4) I/O 口配置48個多功能雙向I/O 口 ；14個口帶中斷功能。 (5)定時器16位看門狗定時器；四個16位定時器，每個定時器帶2個輸入捕獲， 2個輸出比較，PWM,支持脈沖計數(shù)器模式。(6)通訊接口 2路I2C接口 ；4路UART異步串行通訊接口 ；智能卡接口 ；2路SPI 同步串行接口 ； CAN interface (2. OB Active) ；HDLC 同步串行接口。(7)A/D轉(zhuǎn)換器4路12位A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)處理單元中提供安全的信息存儲器，支持3-DES算法的數(shù)據(jù)存取和訪問控 制，以存放訪問控制密鑰和電子不停車收費系統(tǒng)應用信息等。數(shù)據(jù)處理單元中數(shù)據(jù)存儲區(qū) 具有只讀或允許讀寫屬性，以適應公路收費業(yè)務(wù)存儲不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的需要，同時數(shù)據(jù)存取 具備適當?shù)臋?quán)限控制機制，內(nèi)部數(shù)據(jù)不應被未經(jīng)授權(quán)的操作改寫。微帶天線屬于微帶矩形貼片天線，該天線具有低剖面、易于電路集成等特點。主要 技術(shù)特點如下(1)該天線工作頻率為5. 8GHz，帶寬50MHz，天線整體大小為30*20*1. 5mm ；(2)PCB板采用的是聚四氟乙烯高頻板，此PCB板具有低介電常數(shù)、高Q值等特點；(3)最終設(shè)計的天線增益可達到5dBi，極化形式為垂直極化，水平面、垂直面3dB 波瓣寬度在65度-70度之間，前后比可大于16dB。液晶顯示單元采用超薄液晶顯示模塊，提供了人機接口界面，可以中文。顯示每次扣費信息和剩余金額以及工作狀態(tài)。如圖2所示，為車載裝置RF模塊示意圖，所述RF模塊單元包括幅移鍵控射頻收發(fā) 芯片，幅移鍵控射頻收發(fā)芯片分別連接數(shù)據(jù)緩沖器、MCU接口、振蕩器、功率放大電路及低噪 聲放大器，MCU接口分別連接直流整流器、數(shù)據(jù)緩沖器及功率放大電路，直流整流器與振蕩 器相連，功率放大電路及低噪聲放大器分別通過低通濾波電路與天線開關(guān)相連，在功率放 大電路、低噪聲放大器及天線開關(guān)上分別連接有第一接口 1、第四接口 4、第二接口 2及第三 接口 3。芯片采用了調(diào)制方式為ASK的5. 8GHz射頻收發(fā)芯片，主要技術(shù)特點如下(I)ASK調(diào)制/解調(diào)方式；(2)數(shù)據(jù)傳輸速率可設(shè)置為IMbps ；(3)靈敏度為 _84dBm ；(4)芯片內(nèi)可校準電壓為2. 7-3. 3V.該芯片在5. 8GHz ISM頻段通信，即使很靠近無線局域網(wǎng)(WLAN)、藍牙和微波爐也 能提供清晰、可靠的通信，IMbps數(shù)據(jù)速率使它的數(shù)據(jù)傳輸時間、等待時間縮短并可直接序 列擴展頻譜，減小了干擾，增加了電池壽命，該芯片提供完整的5. 8GHz無線電解決方案。如圖3所示，為喚醒單元示意圖，所述的喚醒單元由肖特基二極管檢波單元、π網(wǎng) 絡(luò)濾波、多級三極管放大和三極管控制供電模塊組成，肖特基二極管檢波單元一端與天線 連接，另一端通過η網(wǎng)絡(luò)濾波、多級三極管放大和三極管控制供電模塊連接。喚醒單元使得當本實用新型接收到5. 8GHz的信號后，整個系統(tǒng)立刻被喚醒，處于 工作狀態(tài)，工作結(jié)束后又立即切換到休眠狀態(tài)，該模塊的主要作用是省電。如圖4所示，為電源管理單元示意圖，所述的電源管理單元由RF控制電子開關(guān)和濾波穩(wěn)壓單元組成，RF控制電子開關(guān)和濾波穩(wěn)壓單元連接。本實用新型采用電池供電方式，因此電池使用壽命對于產(chǎn)品的實際應用起到關(guān)鍵 的作用，通過電源管理單元，將使得系統(tǒng)的大部分時間處于休眠狀態(tài)。在沒有接收到5. 8GHz 的信號的時候，整個系統(tǒng)幾乎都處于睡眠狀態(tài)，耗電量小于5微安。當接收到5. 8GHz的信 號后，整個系統(tǒng)立刻被喚醒，處于工作狀態(tài)，工作結(jié)束后又立即切換到休眠狀態(tài)。如圖5所示，為讀卡單元示意圖，所述的讀卡單元由SIM卡、CPU消費卡、非接觸 MIF卡和印刷天線組成，SIM卡、CPU消費卡、非接觸MIF卡分別與印刷天線連接。 本實用新型采用雙片式讀卡方式，可同時讀取接觸式IC卡和非接觸式片式IC卡 信息(雙界面CPU卡)，提高了系統(tǒng)應用范圍，為客戶的使用提供方便。如圖6及圖7所示，為車載裝置通訊流程圖，車輛A在高速公路運營商處購買了一 個用于高速公路收費的本實用新型，并安裝在車內(nèi)，同時購買了一張IC卡(可以是雙界面 CPU卡)，并充值(如同目前使用的交通卡)，在車輛安裝本實用新型時將車輛信息錄入在本 實用新型的存儲單元；車輛信息包括車牌號、車型、車輛各項參數(shù)等；同時發(fā)行雙界面CPU 卡，該卡為儲值卡。該車輛進入不停車電子收費通道入口時，入口處的路側(cè)裝置與之進行通 訊，讀取車輛信息和雙界面CPU卡信息并上傳到高速公路數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，高速公路數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出匹配車輛數(shù)據(jù)后通過無線射頻通訊方式進入入口交易流程，將 入站信息寫入雙界面CPU卡中，放行，儲存記錄，并上傳至高速公路數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)管理中心；車輛A在高速公路行駛一段里程后經(jīng)過高速公路出口時，出口處的路側(cè)裝置 與之通過無線射頻的方式進行通訊，車輛A的車載裝置將車輛A的車輛信息、IC卡信息、過 站信息上傳給路側(cè)裝置，路側(cè)裝置將收到信息與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行比對，驗證確認車輛合法 性、IC卡的有效性，確定合法有效后，根據(jù)入口寫入的信息計算費用，從IC卡內(nèi)扣款，寫入 出站信息。從車載裝置和路側(cè)裝置開始通訊到整個交易完成時間在220ms內(nèi)，不需要停車。
權(quán)利要求一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，由液晶顯示單元、RF模塊單元、數(shù)據(jù)處理單元、喚醒單元、電源管理單元和讀卡單元組成，數(shù)據(jù)處理單元分別與液晶顯示單元、RF模塊單元、喚醒單元、電源管理單元和讀卡單元連接，RF模塊單元與微帶天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，所述RF模塊單 元包括幅移鍵控射頻收發(fā)芯片，幅移鍵控射頻收發(fā)芯片分別連接數(shù)據(jù)緩沖器、MCU接口、振 蕩器、功率放大電路及低噪聲放大器，MCU接口分別連接直流整流器、數(shù)據(jù)緩沖器及功率放 大電路，直流整流器與振蕩器相連，功率放大電路及低噪聲放大器分別通過低通濾波電路 與天線開關(guān)相連，在功率放大電路、低噪聲放大器及天線開關(guān)上分別連接有第一接口(1)、 第四接口(4)、第二接口(2)及第三接口(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，所述的喚醒單 元由肖特基二極管檢波單元、^網(wǎng)絡(luò)濾波、多級三極管放大和三極管控制供電模塊組成，肖 特基二極管檢波單元一端與天線連接，另一端通過η網(wǎng)絡(luò)濾波、多級三極管放大和三極管 控制供電模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，所述電源管理 單元由RF控制電子開關(guān)和濾波穩(wěn)壓單元組成，RF控制電子開關(guān)和濾波穩(wěn)壓單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，所述的讀卡單 元由SIM卡、CPU消費卡、非接觸MIF卡和印刷天線組成，SIM卡、CPU消費卡、非接觸MIF卡 分別與印刷天線連接。
專利摘要本實用新型提供一種電子不停車收費車載裝置，其特征在于，由液晶顯示單元、RF模塊單元、數(shù)據(jù)處理單元、喚醒單元、電源管理單元和讀卡單元組成，數(shù)據(jù)處理單元分別與液晶顯示單元、RF模塊單元、喚醒單元、電源管理單元和讀卡單元連接，RF模塊單元與微帶天線連接。本實用新型的優(yōu)點是使得車輛經(jīng)過高速公路入口、出口時用戶通行記錄，通行費計算、收費結(jié)算等環(huán)節(jié)的實時化完成，用戶通行不停車，而所有的收費結(jié)算環(huán)節(jié)，包括多次信息校驗，只在220毫秒內(nèi)全部完成，電子化收費得到完全的體現(xiàn)，支持高速公路的快速聯(lián)網(wǎng)收費。
文檔編號G07B15/00GK201638275SQ20092028678
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者曹穎晶, 沈思宇, 王建華, 裴同璧, 陳金雅 申請人:上海軼龍應用軟件開發(fā)有限公司