介紹一款多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)

1、介紹一款多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)1  引言    隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路的建設(shè)需求也越來越大。由于投資巨大，單靠國家的投入有時(shí)不能及時(shí)解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與高速公路建設(shè)的矛盾，在東南沿海某些省份，往往采用國家建設(shè)和私人投資相結(jié)合，收益按比例分配的方式。這種方式雖然解決了建設(shè)需求，但隨著高速公路建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，汽車在公路網(wǎng)絡(luò)行駛的不確定性，使利益分配變得越來越困難。例如：某省內(nèi)有1000多條高速公路，分屬幾百個(gè)業(yè)主，其收費(fèi)是按車主在高速公路行駛的最短路徑進(jìn)行，但在利益分帳時(shí)卻很難，因?yàn)槿绻诿總€(gè)屬不同業(yè)主的路段設(shè)收費(fèi)站，投資巨大，也會(huì)影響高速公路的效率。如果

2、按投資的比例進(jìn)行分配，不同道路的行車流量又不能完全等同，因此這種分帳方式也有失公平。正是基于這種情況，我們開發(fā)了基于RFID的多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)，利用RFID技術(shù)，自動(dòng)收集汽車在高速公路的行車路線，作為業(yè)主利益分配的依據(jù)。2 多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)組成2.1 系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)主要由雙頻電子標(biāo)簽（OBU）、雙頻讀卡器（ODU）、信標(biāo)基站（RSU）以及后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)（包括服務(wù)器、前制機(jī)、終端機(jī)、SMS modem等）組成，如下圖。 各部分設(shè)備功能如下：入口/出口站點(diǎn)：雙頻電子標(biāo)簽（OBU）：用于存儲(chǔ)車輛相關(guān)信息以及車輛在高速公路路網(wǎng)內(nèi)行駛的路徑信息。雙頻讀卡器（ODU）：用于讀寫

3、雙頻電子標(biāo)簽或IC卡信息。標(biāo)記站點(diǎn)：  雙頻電子標(biāo)簽（OBU）：用于存儲(chǔ)車輛相關(guān)信息以及車輛在高速公路路網(wǎng)內(nèi)行駛的路徑信息。  信標(biāo)基站（RSU）：安裝在路邊或車道上方，與雙頻電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)路徑標(biāo)識(shí)功能。  光端機(jī)：RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。后臺(tái)管理系統(tǒng)：  SMS modem（短信息調(diào)制解調(diào)器）：短信息收發(fā)，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)管理系統(tǒng)與RSU之間的通訊。  光端機(jī)：RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。  前置機(jī)：RSU管理。  串口池：RS232轉(zhuǎn)以太網(wǎng)。  后臺(tái)服務(wù)器：寬帶接入，數(shù)據(jù)管理。  寬帶調(diào)制解調(diào)器：寬帶接入。&

4、#160; 路由器：寬帶連接撥號(hào)，端口數(shù)據(jù)分發(fā)。2.2 通訊系統(tǒng)設(shè)備列表與要求見下表：系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備工作機(jī)理多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備包括：雙頻電子標(biāo)簽（OBU）、雙頻讀卡器（ODU）、信標(biāo)基站（RSU）。3.1 OBU工作機(jī)理OBU與ODU通過433HMz/13.56MHz無線鏈路進(jìn)行通信；OBU與RSU通過433MHz無線鏈路進(jìn)行通信。3.1.1 OBU與ODU工作機(jī)理（1）OBU與ODU應(yīng)用流程如下：  OBU初始狀態(tài)為低功耗休眠模式；  OBU接收ODU 13.56MHz喚醒信號(hào)后被激活進(jìn)入工作模式；  OBU與ODU進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；在路徑網(wǎng)絡(luò)入口，ODU將入

5、口信息寫入OBU；在路徑網(wǎng)絡(luò)出口，ODU從OBU讀取入口信息以及路徑信息；  OBU進(jìn)入低功耗休眠模式。（2）OBU與ODU應(yīng)用流程圖： 3.1.2 OBU與RSU工作機(jī)理（1）OBU與RSU應(yīng)用流程如下  OBU處于低功耗睡眠模式；  OBU接收RSU 433MHz喚醒信號(hào)后被激活進(jìn)入工作模式；  OBU與RSU進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，RSU將路徑信息寫入OBU；  OBU進(jìn)入低功耗睡眠模式（2）OBU與RSU應(yīng)用流程圖3.1.3 OBU喚醒機(jī)制模式說明（1）433M ASK信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽在路上工作時(shí)，一旦進(jìn)入喚醒信號(hào)覆蓋區(qū)域，將激活電子標(biāo)

6、簽，啟動(dòng)電子標(biāo)簽接收路徑信息。（2）13.56M信號(hào)喚醒通過計(jì)算機(jī)控制的讀卡器發(fā)出的13.56M信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽，標(biāo)簽將進(jìn)入接收讀卡器命令的狀態(tài)，并根據(jù)相應(yīng)的命令作出處理。（3）定時(shí)喚醒電子標(biāo)簽在路上工作時(shí)，定時(shí)監(jiān)測信標(biāo)基站無線鏈路通信數(shù)據(jù)，若監(jiān)測到有效數(shù)據(jù)則接收路徑信息。3.1.4 OBU喚醒機(jī)制控制說明（1）路上工作模式時(shí)，有兩種喚醒方式：433M ASK信號(hào)喚醒和定時(shí)喚醒；這兩種喚醒方式都能滿足路徑標(biāo)識(shí)要求；（2）喚醒方式的切換由讀寫器控制，車道軟件通過計(jì)算機(jī)接口操作讀寫器，通過讀寫器把喚醒方式的配置參數(shù)發(fā)送到電子標(biāo)簽，從而設(shè)定電子標(biāo)簽的喚醒機(jī)制；（3）喚醒機(jī)制變換過程中，電子標(biāo)簽、讀寫

7、器均不需要變更軟件。（4）雙頻電子標(biāo)簽兼容定時(shí)喚醒模式。3.2 ODU工作機(jī)理ODU與PC通過RS232接口進(jìn)行通信；ODU與OBU通過433MHz/13.56Mhz無線鏈路進(jìn)行通信，工作機(jī)理參見3.1.1。3.2.1 ODU與PC工作機(jī)理（1）ODU與PC應(yīng)用流程如下  ODU接收PC控制指令；  ODU接收指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后向PC返回操作結(jié)果；（2）ODU與PC應(yīng)用流程圖3.3 RSU工作機(jī)理RSU與后臺(tái)管理中心通過GPRS、SMS或者RS232進(jìn)行通信；RSU與OBU通過433MHz無線鏈路進(jìn)行通信，工作機(jī)理參見3.1.2。（1）RSU與后臺(tái)管理中心應(yīng)用流程如下

8、60; RSU接收后臺(tái)管理中心控制指令；  RSU接收指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后向后臺(tái)管理中心返回操作結(jié)果；（2）RSU與后臺(tái)管理中心應(yīng)用流程圖4. 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備說明4.1雙頻電子標(biāo)簽（OBU）說明4.1.1 雙頻電子標(biāo)簽（OBU）外觀產(chǎn)品外觀見下圖： 4.1.2 雙頻電子標(biāo)簽（OBU）電氣性能4.1.3 雙頻電子標(biāo)簽（OBU）方案特點(diǎn)    我司研發(fā)的雙頻電子標(biāo)簽，是基于433MHz、13.56MHz雙頻喚醒，基于高質(zhì)量高性能半導(dǎo)體芯片的解決方案，運(yùn)用了前沿的軟/硬件設(shè)計(jì)理念，特點(diǎn)見下表。：4.2 雙頻讀卡器（ODU）說明4.2.1 雙頻讀卡器（OD

9、U）外觀 產(chǎn)品外觀見下圖： 4.2.2 雙頻讀卡器（ODU）電氣性能4.2.3 雙頻讀卡器（ODU）方案特點(diǎn)    我司研發(fā)的雙頻讀卡器，是基于433MHz、13.56MHz RF技術(shù)，基于高質(zhì)量高性能半導(dǎo)體芯片的解決方案，運(yùn)用了前沿的軟/硬件設(shè)計(jì)理念，特點(diǎn)見下表：4.3信標(biāo)基站（RSU）說明4.3.1 信標(biāo)基站（RSU）外觀信標(biāo)基站由喚醒基站和通信基站組成。 喚醒基站外觀見下圖： 通信基站外觀見下圖： 4.3.2 信標(biāo)基站（RSU）電氣性能4.3.3 信標(biāo)基站應(yīng)用    信標(biāo)基站由喚醒基站和通信基站組成，在標(biāo)識(shí)站應(yīng)用中，通常采用兩