[發(fā)明專利]基于智能天線技術(shù)的電子收費(fèi)路側(cè)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210000386.7
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102542621A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭天鴿;戴連貴;劉曉政;呂繼榮;龍開(kāi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號(hào): G07B15/06
• 分類號(hào): G07B15/06;G01S1/08
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務(wù)所 34116
• 代理人: 丁瑞瑞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于ETC（Electronic?Toll?Collection，簡(jiǎn)稱ETC，電子不停車收費(fèi)）的路側(cè)設(shè)備（Road?Side?Equipment，簡(jiǎn)稱RSE），為具有通信車輛精確定位和干擾抑制功能、可用于公路電子收費(fèi)、城市道路收費(fèi)、自動(dòng)車輛識(shí)別、車輛出入管理等領(lǐng)域。該設(shè)備采用智能天線技術(shù)，與車載設(shè)備（On-Board?Equipment，簡(jiǎn)稱OBE）進(jìn)行短程通信的同時(shí)，通過(guò)數(shù)字波束形成（Digital?Beam?Forming，簡(jiǎn)稱DBF）、高分辨波達(dá)方向估計(jì)（Direction?of?Arrival，簡(jiǎn)稱DOA），準(zhǔn)確確定通信車輛位置，并抑制無(wú)用干擾。

背景技術(shù)

ETC系統(tǒng)是一種用于高速公路、大橋和隧道的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，其采用電子、通信、信息處理等多種技術(shù)手段使得車輛在通過(guò)高速公路、隧道等的出入口時(shí)與路邊的設(shè)備進(jìn)行信息交換，由后臺(tái)的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)完成費(fèi)用計(jì)算，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)過(guò)程自動(dòng)化。

ETC系統(tǒng)的運(yùn)行依賴于車載設(shè)備OBE與路側(cè)設(shè)備的信息交換，收費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)收集車輛識(shí)別信息、行駛路徑信息等各類數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算通行費(fèi)用。因此，規(guī)范ETC系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)的專用短程通信（Dedicated?Short?Range?Communication，簡(jiǎn)稱DSRC）協(xié)議就成為ETC系統(tǒng)的核心。2007年3月19日，中華人民共和國(guó)質(zhì)監(jiān)局和標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了電子收費(fèi)專用短程通信國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，定義了車載設(shè)備OBE和路側(cè)設(shè)備兩個(gè)通信實(shí)體，分別代表車輛和道路進(jìn)行通信，規(guī)范了二者進(jìn)行通信的物理參數(shù)、操作流程、交互信息的格式等。

在電子收費(fèi)應(yīng)用中，路側(cè)設(shè)備居于主導(dǎo)地位，負(fù)責(zé)發(fā)起與車載設(shè)備的通信流程，在通信過(guò)程中完成驗(yàn)證車輛、計(jì)費(fèi)、扣費(fèi)、放行等一系列操作。目前，一般的路側(cè)設(shè)備僅能完成基本通信功能，而在ETC系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐中對(duì)車輛定位功能的需求則日益強(qiáng)烈。在ETC專用車道條件下，“跟車干擾”和“鄰道干擾”是常見(jiàn)問(wèn)題。要解決相關(guān)干擾，從而避免由此引起的收費(fèi)糾紛，需要在進(jìn)行通信的同時(shí)，準(zhǔn)確確定通信車輛位置。在多車道自由流條件下，由于車輛行駛狀態(tài)自由化，對(duì)車輛定位更成為路側(cè)設(shè)備的一個(gè)必備功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于智能天線技術(shù)的電子收費(fèi)路側(cè)設(shè)備。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：一種基于智能天線技術(shù)的電子收費(fèi)路側(cè)設(shè)備，所述路側(cè)設(shè)備包括：用于收集車載設(shè)備發(fā)送的車輛數(shù)據(jù)信息的接收天線陣、用于輻射信號(hào)覆蓋ETC車道通信區(qū)的發(fā)射天線陣、發(fā)射模塊、用于將接收天線陣所收集的車載設(shè)備發(fā)送的車輛數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解調(diào)并數(shù)字化的數(shù)字接收陣列模塊、信號(hào)處理與控制模塊、用于提供調(diào)制和解調(diào)所需的本振信號(hào)以及各種時(shí)鐘信號(hào)的頻率源模塊，所述接收天線陣的每個(gè)陣元與各自的接收通道連接；所述數(shù)字接收陣列模塊集成多個(gè)接收通道，分別與接收天線陣的各個(gè)陣元連接；所述信號(hào)處理與控制模塊對(duì)數(shù)字接收陣列模塊的多通道接收信號(hào)進(jìn)行處理，確定通信車輛位置，抑制干擾信號(hào)。

所述接收天線陣和發(fā)射天線陣分置，發(fā)射天線陣與唯一的發(fā)射通道連接。

所述接收天線陣的陣面邊緣放置校正天線，校正天線通過(guò)接收天線陣列饋入各接收通道得到中頻信號(hào)，在信號(hào)處理與控制模塊利用中頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)校正處理，獲取每個(gè)接收通道的幅度/相位信息。

所述信號(hào)處理與控制模塊產(chǎn)生控制信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇接通通信通道或校正通道，同時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)選擇通信/校正分別對(duì)應(yīng)的載波頻率，由頻率源模塊輸出，提供給發(fā)射通道，用于信號(hào)調(diào)制。

所述數(shù)字接收陣列模塊包括本振功分器和中頻接收機(jī)；所述本振信號(hào)經(jīng)本振功分器分成多路，分別送給各個(gè)接收通道，用于混頻得到模擬中頻信號(hào)；模擬中頻信號(hào)在中頻接收機(jī)中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)光纖輸送給信號(hào)處理與控制模塊。

所述信號(hào)處理與控制模塊對(duì)接收天線陣的多個(gè)通道接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)疊加，各波束在半功率波束寬度處相互重疊，覆蓋整個(gè)通訊區(qū)及相鄰區(qū)域，比較各波束信號(hào)，確定通信車輛位置。

所述信號(hào)處理與控制模塊進(jìn)行波達(dá)方向估計(jì)，確定通信車輛和干擾源位置，進(jìn)一步對(duì)多個(gè)通道接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)疊加，在目標(biāo)車輛波達(dá)方向上形成接收波束，在干擾源位置產(chǎn)生零點(diǎn)，抑制干擾，得到高信噪比信號(hào)，完成與通信車輛的通信。