[發明專利]一種復合通行卡及其通信方法

在審

• 申請號: 201611242276.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106779017A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 程冬冬;李振華;彭海龍;譚祎
• 申請（專利權）人: 北京握奇智能科技有限公司
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07;G06K19/073;G06K19/077;G07B15/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙)11311
• 代理人: 田明,于春洋

技術領域

本發明涉及智能交通領域，具體涉及對通信優化的一種復合通行卡及其通信方法。

背景技術

多義路徑識別系統是高速公路聯網收費的一個子系統。高速公路網錯綜復雜，高速入口和出口之間往往具有不同的路徑選擇，CPC(Compound Pass Card，復合通行卡)的目的就是判斷出車輛的具體形式路徑，以實現精確收費，方便高速管理。

它的實現方法是，在存在二異性的道路上架設標識點系統，基于5.8GHzDSRC技術實現ETC車輛和MTC車輛的多義性路徑識別。MTC車輛在高速公路入口處領取路徑識別卡，即復合通行卡(簡稱CPC卡)，車輛經過架設在路上的標識點時，標識點天線把路徑信息寫入到放在車里的CPC上。車輛駛離高速時，在收費站交還CPC卡，系統可讀出CPC卡內的入口信息和路徑信息，并計算費用。

高速上的車輛具有速度快的特點，經過標識點天線的時間極短，這就對CPC卡與天線的通信距離和通信時間提出了較高的要求。而且車主在領到CPC卡后，有可能會把卡片放在車內任意地方，在座位下方等距前擋風玻璃較遠的位置上，對天線信號的衰減較大，并且CPC卡的放置角度是隨意的。有鑒于此，CPC卡的微波喚醒和接收需要達到較高的靈敏度，同時CPC卡微波天線的方向圖應該做到全向。

目前，集成芯片的技術可以保證CPC的喚醒靈敏度和接收靈敏度，但是微波天線的角度很難做到全向性特別好。

CPC卡屬于電池供電設備，平時的休眠功耗很低，在低電流消耗的情況下，集成芯片的喚醒靈敏度(-60dbm)比正常工作時的接收靈敏度(-80dbm左右)差很多。CPC卡上的微波天線是封裝在卡片內的，其存在增益優勢方向和增益劣勢方向，如圖4所示為一個封裝在CPC卡上的微波喚醒天線示意圖，X軸為垂直于天線振子的方向，Y軸為平行于天線振子的方向，該天線在圖示的X軸方向以及垂直天線所在平面的Z軸方向接收微波信號的增益較好，為增益優勢方向，而在圖示的Y軸方向接收微波信號的增益較差，為增益劣勢方向(同一天線的增益優勢方向和增益劣勢方向的靈敏度差值能夠達到10dbm以上)。因此，在CPC卡休眠時若存在天線微波信號的衰減較大并且天線微波信號沿著CPC卡增益劣勢方向被接收的情況，則可能導致休眠的CPC卡不被喚醒，無法正常進行路徑信息通信。因此，相比接收靈敏度而言，如果解決提高CPC卡的喚醒靈敏度，和優化喚醒天線的方向圖，更為重要，也更有難度。

為解決上述喚醒靈敏度不高的問題，現有技術方案一是基于集成芯片的接收靈敏度可以達到較高水平設計的。由于接收靈敏度-80db左右的范圍，正常工作狀態下，即使微波天線的某一面增益較小，也可以滿足CPC卡的接收微波信號的要求。因此產生了定時喚醒的方案，即在車主領到CPC卡后，卡上的微波收發芯片便開始每隔一段時間自主喚醒一次，使CPC卡處于正常工作狀態，以接收靈敏度去接收微波信號，如果收到微波信號，微波芯片再去喚醒MCU，開啟通信的交互。這樣，CPC卡以接收靈敏度代替喚醒靈敏度，即使微波天線的增益劣勢方向，也可以滿足CPC卡高喚醒靈敏度的要求。

該方案的平均功耗較大，且與標識點天線的信號發送間隔有較大關系。因為微波芯片定時喚醒后保持接收的時間必須大于標識點天線的信號發送間隔，才能保證每次定時喚醒都能收到一幀標識點天線的下發數據幀。這樣，如果標識點天線的信號發送間隔較大，則CPC卡的功耗會更大。實際測試數據顯示，當定時喚醒的間隔是1s，喚醒后保持接收的時間是20ms時，CPC卡的平均功耗大于40uA。又因為電池容量的限制，這樣的待機功耗，很難保證CPC卡5年的使用時間。

現有技術方案二則是在喚醒天線經過檢波后輸出的信號上增加運算放大器電路，使信號增強，再送入微波集成芯片，這樣可以提高CPC卡的喚醒靈敏度，保證增益劣勢方向也能滿足高靈敏度的要求。但這種方法成本高，功耗大，而且CPC卡所有方向的靈敏度都得到了提高，本來滿足要求的那個方向上的靈敏度也提高了很多，容易造成誤喚醒。

發明內容

針對現有技術中所存在的問題，本發明的目的在于提供一種成本較低、功耗增加較少、PCB布板面積增加較少的復合通行卡及其通信方法，以解決因微波天線接收收益劣勢方向和微波信號衰減造成喚醒靈敏度低、全向性差，休眠狀態無法正常喚醒進行路徑信息通信的問題。

為達到上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種復合通行卡，包括：

第一微波接收喚醒天線，用于以第一角度接收微波信號；

第二微波接收喚醒天線，用于以第二角度接收同一微波信號；