專(zhuān)利名稱(chēng)：公路管理站和與其相應(yīng)的公路車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種公路上針對(duì)行駛車(chē)輛的管理站和車(chē)輛。
收費(fèi)方面，我國(guó)使用的公路不停車(chē)收費(fèi)中，收費(fèi)站與車(chē)輛間的信息交換主要采用非接觸式IC卡，進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通訊。由于非接觸式IC卡的無(wú)線電信號(hào)作用距離不大，若車(chē)速太高，數(shù)據(jù)未交換完畢，車(chē)輛便已離開(kāi)無(wú)線電作用范圍，因此，車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站的速度受到限制。同時(shí)，由于作用距離小，交換的數(shù)據(jù)量相應(yīng)的受到限制，對(duì)功能擴(kuò)展也帶來(lái)不利的影響。
此外，國(guó)內(nèi)外關(guān)于不停車(chē)收費(fèi)的專(zhuān)利很多，有的技術(shù)已具相當(dāng)水平。其基本構(gòu)成都是利用車(chē)載設(shè)備與站內(nèi)設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式信息傳遞。主要又可分為二大類(lèi)，其中一類(lèi)是采用紅外線進(jìn)行通訊，為避免發(fā)生誤動(dòng)作，使用無(wú)線電進(jìn)行車(chē)載設(shè)備的開(kāi)啟，即所謂喚醒裝置。顯然，使用無(wú)線電作為喚醒信號(hào)，如有二部以上的車(chē)輛前后左右跟進(jìn)，距離很近，或者雙向行駛同時(shí)到達(dá)收費(fèi)站，則開(kāi)啟的將不是一部車(chē)，容易失去唯一性。另外，采用紅外線通訊，紅外線的作用距離很有限，不利于大量數(shù)據(jù)交換和車(chē)輛高速通行，如車(chē)速過(guò)高，則有可能前車(chē)數(shù)據(jù)還未交換完畢，后車(chē)已進(jìn)入紅外線作用范圍。
另一類(lèi)不停車(chē)收費(fèi)是采用無(wú)線電進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無(wú)線電信號(hào)的信息交換之唯一性問(wèn)題是必須解決的問(wèn)題，否則，對(duì)進(jìn)入無(wú)線電作用距離以內(nèi)的車(chē)輛，都可能產(chǎn)生影響。有的專(zhuān)利對(duì)此問(wèn)題未予以足夠的認(rèn)識(shí)，但大部分都采取了一定的措施。有在收費(fèi)站安裝紅外構(gòu)成的車(chē)輛通過(guò)檢測(cè)器，但只能起通知收費(fèi)站開(kāi)始工作的作用。對(duì)緊跟在后的另一車(chē)輛及反向行駛到達(dá)同一位置的車(chē)輛無(wú)法區(qū)別，其無(wú)線電信號(hào)可能干擾其他車(chē)輛。有采用無(wú)線電鑒別手段的，即根據(jù)全波束和扇形波束天線接收信號(hào)的強(qiáng)弱區(qū)別，來(lái)與進(jìn)入特定區(qū)域的ETC車(chē)進(jìn)行通訊，但這種方法仍然無(wú)法區(qū)別同時(shí)進(jìn)入特定通訊區(qū)的車(chē)輛，因?yàn)槿魏螣o(wú)線電措施都不能將特定通訊區(qū)設(shè)定得剛好一部車(chē)所占空間。有將特定的通訊標(biāo)志預(yù)先分配給各車(chē)載單元，以與站內(nèi)特定的通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，以保證通訊的唯一性，但由于使用無(wú)線電通訊的頻道未能隨機(jī)變換，雖解決了車(chē)輛標(biāo)志的唯一性問(wèn)題，但仍未解決同時(shí)到達(dá)的車(chē)輛通訊時(shí)的一一對(duì)應(yīng)，互相不干擾的問(wèn)題。
綜上所述，如果車(chē)用IC卡采用接觸式IC卡，用專(zhuān)門(mén)的無(wú)線電收發(fā)裝置與收費(fèi)站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可增大無(wú)線電信號(hào)的作用距離，對(duì)車(chē)速和數(shù)據(jù)交換量都不存在嚴(yán)格的限制，但由此又帶來(lái)前后跟進(jìn)的車(chē)輛、雙向行駛同時(shí)到達(dá)的車(chē)輛間的識(shí)別問(wèn)題，而使這種方法難以投入實(shí)際運(yùn)用。若使用紅外線通訊，與車(chē)輛進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，雖可保證通訊中的唯一性問(wèn)題，但由于紅外線的作用距離有限，又使車(chē)輛通行速度和數(shù)據(jù)交換量二者都受到限制。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的是提供一種公路上針對(duì)行駛車(chē)輛的管理站和車(chē)載繳費(fèi)器，它能夠?qū)νㄟ^(guò)的車(chē)輛車(chē)速和管理站與該車(chē)輛間數(shù)據(jù)交換量不加以限制，而且確保相互間的通訊快捷、及時(shí)、可靠。
本實(shí)用新型所述的管理站和安裝在行駛車(chē)輛上的車(chē)載繳費(fèi)器包括公路車(chē)輛上裝有的一個(gè)附IC卡的紅外遙控繳費(fèi)器、管理站內(nèi)設(shè)置的分別相對(duì)于左、右通道的兩個(gè)紅外發(fā)射器、多個(gè)收費(fèi)器以及作為管理和控制中心的、具有管理站內(nèi)各裝置與計(jì)算機(jī)之間的連接通道的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，紅外遙控繳費(fèi)器、紅外發(fā)射器和收費(fèi)器具備相應(yīng)的多個(gè)工作頻道，其中繳費(fèi)器主要由繳費(fèi)器單片機(jī)、IC卡讀寫(xiě)電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、無(wú)線電收發(fā)裝置和電源組成，其它的各部分均設(shè)置并行接口與繳費(fèi)器單片機(jī)相接；收費(fèi)器主要由收費(fèi)器單片機(jī)、計(jì)算機(jī)接口電路和無(wú)線電收發(fā)裝置組成，收費(fèi)器單片機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)接口電路與計(jì)算機(jī)相接，無(wú)線電收發(fā)裝置接于收費(fèi)器單片機(jī)；紅外發(fā)射器主要由發(fā)射器單片機(jī)和紅外發(fā)射裝置組成，其中發(fā)射器單片機(jī)與計(jì)算機(jī)相接，紅外發(fā)射裝置接于發(fā)射器單片機(jī)；所述紅外發(fā)射器與所述繳費(fèi)器通過(guò)紅外線相連接。
其管理方法如下當(dāng)安裝有紅外遙控繳費(fèi)器的車(chē)輛通過(guò)管理站時(shí)，站內(nèi)紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外線打開(kāi)車(chē)上繳費(fèi)器的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)，繳費(fèi)器開(kāi)始工作，與站內(nèi)收費(fèi)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，收費(fèi)器將接收到的有關(guān)數(shù)據(jù)送系統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理，然后將計(jì)算機(jī)返送回來(lái)的數(shù)據(jù)發(fā)射給繳費(fèi)器，收費(fèi)完畢，收費(fèi)器發(fā)出關(guān)機(jī)信號(hào)，繳費(fèi)器將其自身的無(wú)線收發(fā)裝置關(guān)閉，整個(gè)收費(fèi)過(guò)程結(jié)束。
站內(nèi)二個(gè)紅外發(fā)射器分別安裝在管理站的左右二個(gè)通道，分別開(kāi)啟兩個(gè)不同方向通過(guò)的車(chē)輛上的繳費(fèi)器。站內(nèi)多個(gè)收費(fèi)器，可同時(shí)工作，但所使用的通訊頻率不相同，故發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)不會(huì)互相混淆。車(chē)輛上的繳費(fèi)器具有多個(gè)工作頻道，具體使用哪個(gè)頻道，由站內(nèi)的紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線頻率指定，紅外發(fā)射器受站內(nèi)計(jì)算機(jī)控制，在指定繳費(fèi)器的工作頻道的同時(shí)，也給站內(nèi)的收費(fèi)器中的一個(gè)指定相同的通訊頻率，使其一對(duì)一的工作，從根本上解決了不同車(chē)輛之間的信號(hào)識(shí)別問(wèn)題，收費(fèi)工作準(zhǔn)確無(wú)誤。由于車(chē)輛上安裝有專(zhuān)用繳費(fèi)器，故其發(fā)射功率較強(qiáng)，無(wú)線電信號(hào)作用距離較大，加之允許同時(shí)對(duì)多個(gè)車(chē)輛收費(fèi)，因此，對(duì)車(chē)輛通行速度和交換的數(shù)據(jù)量都無(wú)限制。既實(shí)現(xiàn)了高速不停車(chē)收費(fèi)，同時(shí)還為系統(tǒng)功能擴(kuò)展提供了技術(shù)保障，如對(duì)車(chē)輛個(gè)體情況的稽查，包括各類(lèi)規(guī)、稅費(fèi)繳納情況的稽查，被盜車(chē)輛的鑒別與攔截，司機(jī)駕駛執(zhí)照及車(chē)輛年檢年審情況的檢查等，這些目前由交警人工進(jìn)行的工作均可改由本管理站自動(dòng)完成。
1.車(chē)用紅外遙控繳費(fèi)器車(chē)用紅外遙控繳費(fèi)器與站內(nèi)收費(fèi)器配套使用，繳費(fèi)器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，繳費(fèi)器的核心是單片機(jī)，單片機(jī)的軟件功能框圖如圖3和圖4。
繳費(fèi)器主要由IC卡讀寫(xiě)電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)五部分組成。IC卡讀寫(xiě)裝置用于用戶數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)用戶將所持IC卡插入IC卡插座后，向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求。此中斷為二級(jí)中斷，在未進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的情況下，單片機(jī)將響應(yīng)中斷，開(kāi)始讀入IC卡內(nèi)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行該功能的軟件框圖如圖3所示。讀數(shù)開(kāi)始，首先校對(duì)密碼，在密碼校對(duì)無(wú)誤后，讀取卡內(nèi)有關(guān)數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛牌照號(hào)、車(chē)型代碼、現(xiàn)金數(shù)額、年檢年審情況記錄、各類(lèi)規(guī)稅費(fèi)繳納情況等。單片機(jī)讀入數(shù)據(jù)并將其存入內(nèi)存中，如果是新開(kāi)戶，則將有關(guān)數(shù)據(jù)及信息貯存在外存中；若非新開(kāi)戶，則與外存中原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如有新的有效信息，則將新的信息記入外存，否則原存數(shù)據(jù)不變，至此數(shù)據(jù)讀入過(guò)程結(jié)束。然后，清除內(nèi)存，并對(duì)IC卡進(jìn)行擦除操作，將IC卡的現(xiàn)金數(shù)據(jù)記錄區(qū)全部置1(實(shí)際是將數(shù)據(jù)清零)，卡內(nèi)的其它信息保留不作修改。用戶在插入IC卡后，如未將卡拔出，不會(huì)產(chǎn)生新的中斷請(qǐng)求，單片機(jī)不會(huì)重復(fù)讀取數(shù)據(jù)。如果用戶將未有新信息的卡反復(fù)連續(xù)插拔，不影響繳費(fèi)器的正常工作。此外，繳費(fèi)器還可以設(shè)有信息查詢按鍵，用戶可通過(guò)該按鍵隨時(shí)查看現(xiàn)金余額等有關(guān)信息。如圖3中中斷3所示。
紅外接收電路用來(lái)接收站內(nèi)紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)。當(dāng)車(chē)輛行駛通過(guò)管理站時(shí)，它接收到站內(nèi)發(fā)出的紅外信號(hào)，并將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的電信號(hào)，向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，此中斷為一級(jí)中斷，單片機(jī)立即響應(yīng)。單片機(jī)響應(yīng)中斷后，開(kāi)始執(zhí)行一系列操作，其軟件框圖見(jiàn)圖4。
其工作過(guò)程如下首先對(duì)紅外接收電路輸入信號(hào)的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)果，確定繳費(fèi)器當(dāng)前應(yīng)使用的頻道，接通無(wú)線電收發(fā)裝置的電源，并為其指定工作頻道。接著將聯(lián)絡(luò)信號(hào)送無(wú)線發(fā)射裝置，開(kāi)始與站內(nèi)的收費(fèi)器聯(lián)絡(luò)，聯(lián)絡(luò)信號(hào)發(fā)射完畢，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，將無(wú)線收發(fā)裝置置接收狀態(tài)。當(dāng)接收到收費(fèi)器發(fā)出的第一次握手信號(hào)后(此信號(hào)實(shí)際是收費(fèi)器為繳費(fèi)器指定的數(shù)據(jù)傳輸格式)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，若接收的信息是合法的，則根據(jù)所接收的信息，確定數(shù)據(jù)傳輸格式，并按此數(shù)據(jù)格式準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，將有關(guān)數(shù)據(jù)從串行口逐一輸出到無(wú)線電收發(fā)裝置，將數(shù)據(jù)發(fā)射出去。若信息不合法，說(shuō)明在信號(hào)傳輸過(guò)程中受到干擾，單片機(jī)用固定格式發(fā)出糾錯(cuò)信號(hào)給收費(fèi)器，然后重新回到接收狀態(tài)，準(zhǔn)備再次接收收費(fèi)器的第一次握手信號(hào)，至第一次握手成功為止。數(shù)據(jù)發(fā)射完華，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，此后，收費(fèi)器將會(huì)將數(shù)據(jù)返回，以進(jìn)行校對(duì)。收費(fèi)器在返回?cái)?shù)據(jù)之前會(huì)發(fā)送第二次握手信號(hào)。繳費(fèi)器接收到的第二次握手信號(hào)，實(shí)際是新的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)單片機(jī)與預(yù)先存儲(chǔ)在外存中的數(shù)據(jù)格式核對(duì)后，則發(fā)出回答信號(hào)給收費(fèi)器，回答無(wú)誤，則要求收費(fèi)器發(fā)射數(shù)據(jù)，否則請(qǐng)求收費(fèi)器重復(fù)發(fā)射握手信號(hào)。收費(fèi)器在與繳費(fèi)器第二次握手成功后，將會(huì)把繳費(fèi)器發(fā)射的數(shù)據(jù)返回。繳費(fèi)器接收到數(shù)據(jù)后，與原來(lái)發(fā)射的數(shù)據(jù)核對(duì)，如核對(duì)無(wú)誤，則發(fā)出信號(hào)確認(rèn)；若核對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯(cuò)誤，則發(fā)出糾錯(cuò)信號(hào)，同時(shí)繳費(fèi)器將重復(fù)發(fā)射數(shù)據(jù)，其過(guò)程從第二此握手開(kāi)始重復(fù)，直至數(shù)據(jù)核對(duì)無(wú)誤，此階段工作結(jié)束，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，準(zhǔn)備接收收費(fèi)器的第三次握手信號(hào)。同樣，此握手信號(hào)是收費(fèi)器指定的新的數(shù)據(jù)格式。如收到信號(hào)，經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后，收費(fèi)器將會(huì)將新的信息發(fā)射出來(lái)，繳費(fèi)器在接收到這一新的信息后(這一信息包括收費(fèi)信息和繳費(fèi)器回送數(shù)據(jù)所用的數(shù)據(jù)格式)，將數(shù)據(jù)暫存在內(nèi)存中，并將接收到的數(shù)據(jù)全部返回到收費(fèi)器，進(jìn)入等待階段。收費(fèi)器在核對(duì)無(wú)誤后，將發(fā)送收費(fèi)完畢信號(hào)給繳費(fèi)器，否則，將重復(fù)第三次握手的全過(guò)程。在第二次和第三次握手不成功時(shí)，重復(fù)握手的信號(hào)，即數(shù)據(jù)格式都會(huì)自動(dòng)改變，其目的是排除通訊過(guò)程中的無(wú)線電干擾。另外，每次數(shù)據(jù)輸送和校對(duì)所用的數(shù)據(jù)格式也不同，目的是防止數(shù)據(jù)輸送和校對(duì)時(shí)相同的干擾被誤認(rèn)為合法數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式具有多樣性，對(duì)于每一個(gè)轉(zhuǎn)送的有效數(shù)據(jù)，0或1，可用四位或八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)代表，具體用什么數(shù)表示0，什么數(shù)表示1，則由收費(fèi)器的單片機(jī)隨機(jī)的或根據(jù)一定的邏輯關(guān)系(或運(yùn)算關(guān)系)指定，比如加上一個(gè)定數(shù)。
繳費(fèi)器在接收到收費(fèi)器的收費(fèi)結(jié)束信號(hào)后，單片機(jī)將切斷無(wú)線電收發(fā)電路的電源，然后，對(duì)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如是正常收費(fèi)，則將外存中的金額減少；如因車(chē)輛現(xiàn)金余額不足，而又在允許透支的限額內(nèi)，則發(fā)出補(bǔ)費(fèi)信息，提醒司機(jī)及時(shí)補(bǔ)足現(xiàn)金。如超過(guò)允許透支額，或車(chē)輛系被盜車(chē)輛、規(guī)稅費(fèi)未繳納等情況，則發(fā)出停車(chē)信號(hào)，提請(qǐng)司機(jī)及時(shí)停車(chē)。經(jīng)一定時(shí)間的延續(xù)后，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以減少耗電，同時(shí)也可避免重復(fù)收費(fèi)的發(fā)生。
繳費(fèi)器的無(wú)線電收發(fā)電路的功能是接收和發(fā)射信號(hào)。具有多個(gè)工作頻道，一般不超過(guò)8個(gè)，就可滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，其無(wú)線電頻率最好是在908KHz至5.8GHz之間，頻率越高，工作時(shí)間越短。其工作電源的通斷、實(shí)際使用的工作頻道以及工作在接收或發(fā)射狀態(tài)等均由單片機(jī)控制。當(dāng)工作在接收狀態(tài)時(shí)，信號(hào)由天線進(jìn)入，經(jīng)調(diào)諧、放大、解調(diào)、整形、功放后，以串行方式輸入到單片機(jī)。當(dāng)其工作在發(fā)射狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)由串行口輸出，經(jīng)放大、調(diào)制、整形、功放，而后由天線發(fā)射出去。信號(hào)的調(diào)制可采用調(diào)幅或調(diào)頻，一般為增強(qiáng)相互間的抗干擾能力，以采用調(diào)頻調(diào)制為佳。
調(diào)頻時(shí)，其基準(zhǔn)頻率由晶振產(chǎn)生，也可采用其他振蕩電路。但如眾所周知，使用晶振對(duì)提高基準(zhǔn)頻率的精度有利。
2.收費(fèi)器收費(fèi)器安裝在管理站內(nèi)，其電路連接框圖如圖5所示。收費(fèi)器由收費(fèi)器單片機(jī)、計(jì)算機(jī)接口電路、無(wú)線電收發(fā)系統(tǒng)三個(gè)主要部分構(gòu)成，其核心是收費(fèi)器單片機(jī)，其軟件框圖如圖6。
與繳費(fèi)器一樣，收費(fèi)器的無(wú)線電收發(fā)裝置具有多個(gè)工作頻道，可與繳費(fèi)器的工作頻道數(shù)相同，也可略少些，但其每一工作頻道的工作頻率必須與繳費(fèi)器所具有的對(duì)應(yīng)工作頻率相同。
無(wú)線收發(fā)裝置的具體工作頻道由收費(fèi)器的單片機(jī)根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的指令指定，具體工作是發(fā)射，還是接收同樣由單片機(jī)控制。
其信號(hào)的接收和發(fā)射電路及工作原理與繳費(fèi)器的無(wú)線電收發(fā)電路基本相同。
收費(fèi)器的單片機(jī)與站內(nèi)計(jì)算機(jī)之間有通訊接口，一般采用串行通訊，但也可用并行通訊。收費(fèi)器與站內(nèi)計(jì)算機(jī)及車(chē)載繳費(fèi)器之間進(jìn)行信息交換，其工作過(guò)程如下管理站內(nèi)的管理計(jì)算機(jī)在給定站內(nèi)紅外發(fā)射器的紅外發(fā)射頻率的同時(shí)，也將與之相對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳遞給收費(fèi)器的單片機(jī)，根據(jù)計(jì)算機(jī)的信號(hào)，單片機(jī)可知其當(dāng)前應(yīng)工作的頻道，并向無(wú)線電收發(fā)裝置發(fā)出準(zhǔn)備接收的指令，使無(wú)線電裝置工作在接收狀態(tài)。單片機(jī)不斷對(duì)其數(shù)據(jù)接收口線進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到合法的由繳費(fèi)器發(fā)來(lái)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)后，將開(kāi)始收費(fèi)的信號(hào)發(fā)送給站內(nèi)計(jì)算機(jī)，說(shuō)明已有車(chē)輛通過(guò)站內(nèi)紅外線發(fā)射器，應(yīng)改變紅外線發(fā)射頻率。同時(shí)，收費(fèi)器單片機(jī)根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，選定數(shù)據(jù)傳輸格式，并將這一信號(hào)以給定格式通過(guò)無(wú)線電發(fā)射裝置發(fā)射出去，此即第一次握手信號(hào)。當(dāng)然，此時(shí)無(wú)線電收發(fā)裝置工作在發(fā)射狀態(tài)。
然后單片機(jī)發(fā)出指令，將無(wú)線電收發(fā)裝置置接收狀態(tài)，準(zhǔn)備接收繳費(fèi)器發(fā)回的信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)接收到繳費(fèi)器發(fā)回的信號(hào)后，若是糾錯(cuò)信號(hào)，則重復(fù)發(fā)射第一次握手信號(hào)，至信號(hào)交換無(wú)誤后結(jié)束，將繳費(fèi)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。然后發(fā)射第二次握手信號(hào)，經(jīng)與繳費(fèi)器核對(duì)無(wú)誤后，將接收的數(shù)據(jù)返回給繳費(fèi)器，并準(zhǔn)備好接收繳費(fèi)器的回答信號(hào)。若回答信號(hào)是數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)，則改變數(shù)據(jù)傳輸格式，重發(fā)第二次握手信號(hào)至接收無(wú)誤止。在數(shù)據(jù)接收無(wú)誤后，單片機(jī)向站內(nèi)計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求交換數(shù)據(jù)的中斷信號(hào)。在中斷請(qǐng)求得到允許后，單片機(jī)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)(包括繳費(fèi)器發(fā)送的現(xiàn)金余額、車(chē)輛牌照號(hào)、車(chē)型代碼、規(guī)稅費(fèi)繳納情況等等)送計(jì)算機(jī)，并與計(jì)算機(jī)校對(duì)數(shù)據(jù)。此后不斷檢測(cè)與計(jì)算機(jī)的接口狀態(tài)，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)請(qǐng)求交換數(shù)據(jù)的中斷信號(hào)時(shí)，收費(fèi)器的單片機(jī)立即響應(yīng)，將計(jì)算機(jī)返回來(lái)的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存(這些數(shù)據(jù)包括收費(fèi)金額、是否允許通行等)，在單片機(jī)與計(jì)算機(jī)交換并校對(duì)完畢后，向繳費(fèi)器發(fā)出第三次握手信號(hào)。然后接收繳費(fèi)器的回答信號(hào)，若回答信號(hào)是傳輸出錯(cuò)，則改變數(shù)據(jù)格式后，重發(fā)第三次握手信號(hào)至信號(hào)傳遞無(wú)誤止。收費(fèi)器接收到繳費(fèi)器發(fā)送來(lái)的第三次握手成功的信號(hào)后，根據(jù)先期確定的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)發(fā)送繳費(fèi)器。單片機(jī)轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)，接收繳費(fèi)器回送的信號(hào)，并與原發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，若核對(duì)有誤，則再次改變數(shù)據(jù)格式，并重發(fā)第三次握手信號(hào)；若數(shù)據(jù)校對(duì)無(wú)誤，則向繳費(fèi)器發(fā)出收費(fèi)結(jié)束信號(hào)。之后向計(jì)算機(jī)發(fā)出收費(fèi)完畢信號(hào)，通知計(jì)算機(jī)，可以接受新的任務(wù)。單片機(jī)進(jìn)入下一個(gè)工作周期，準(zhǔn)備對(duì)下一輛車(chē)進(jìn)行收費(fèi)。3.紅外發(fā)射器2個(gè)紅外發(fā)射器安裝在站內(nèi)，每一個(gè)負(fù)責(zé)一個(gè)方向通過(guò)的車(chē)輛，它受站內(nèi)計(jì)算機(jī)的控制，其電氣原理框圖如圖7所示。該裝置的內(nèi)部核心同樣是單片機(jī)，其軟件工作框圖如圖8所示。
圖7中紅外線發(fā)射裝置由單片機(jī)控制，具有與繳費(fèi)器頻道數(shù)相同的工作頻道，不同的發(fā)射頻率代表不同的工作頻道，通過(guò)紅外線開(kāi)啟車(chē)輛上的繳費(fèi)器，同時(shí)也給繳費(fèi)器指定了當(dāng)前工作頻道。
圖7中自動(dòng)控制部分，主要用于站內(nèi)各種交通信號(hào)的開(kāi)啟與管理。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出放行指令時(shí)，管理站的綠燈亮，紅燈熄；當(dāng)單片機(jī)發(fā)出截停車(chē)輛信號(hào)時(shí)，自動(dòng)控制部分進(jìn)行如下工作紅燈亮、綠燈熄；打開(kāi)自動(dòng)攝像機(jī)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)錄像；發(fā)出警報(bào)信號(hào)，通知有關(guān)值班人員等。
單片機(jī)的作用是接收計(jì)算機(jī)指令，控制紅外發(fā)射裝置發(fā)射一定頻率的紅外線以及開(kāi)、關(guān)站內(nèi)信號(hào)裝置。一般情況下，單片機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)中斷信號(hào)后，單片機(jī)響應(yīng)中斷，接收計(jì)算機(jī)指令，并存入內(nèi)存，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，若是正常工作指令，則控制紅外線發(fā)射裝置，根據(jù)計(jì)算機(jī)要求，發(fā)射出指定頻率的紅外線，在未得到計(jì)算機(jī)新的指令之前，發(fā)射的紅外線頻率不變。
若計(jì)算機(jī)發(fā)出更改紅外線頻率的信號(hào)，則單片機(jī)將根據(jù)計(jì)算機(jī)指令將紅外發(fā)射頻率變換為計(jì)算機(jī)指定的頻率，一般，每通過(guò)一輛車(chē)，紅外線頻率必須變換一次，具體為何種頻率由站內(nèi)計(jì)算機(jī)根據(jù)頻道輪換使用，同一頻道不同時(shí)對(duì)兩部車(chē)收費(fèi)的原則指定。
如果計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令是要求截停車(chē)輛，則單片機(jī)將起動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制站內(nèi)各類(lèi)信號(hào)系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)位可由手動(dòng)復(fù)位，也可經(jīng)一定延時(shí)后自動(dòng)復(fù)位。在起動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的同時(shí)，不影響紅外發(fā)射裝置的正常工作。
4.站內(nèi)計(jì)算機(jī)站內(nèi)計(jì)算機(jī)是整個(gè)管理站的核心管理計(jì)算機(jī)，它直接控制收費(fèi)器和紅外發(fā)射器。另外，通過(guò)收費(fèi)器控制車(chē)載繳費(fèi)器。一般采用普通計(jì)算機(jī)便可，其軟件功能框圖如圖9所示。
計(jì)算機(jī)有多個(gè)對(duì)外連接通道，包括與數(shù)個(gè)站內(nèi)收費(fèi)器之間的數(shù)據(jù)交換通道和二個(gè)紅外線發(fā)射器間的信號(hào)交換通道。計(jì)算機(jī)的第一個(gè)功能是對(duì)收費(fèi)器使用的頻道予以控制，一般站內(nèi)收費(fèi)器的數(shù)量小于或等于繳費(fèi)器的通訊頻道。因此，計(jì)算機(jī)必須保證數(shù)個(gè)收費(fèi)器同時(shí)工作時(shí)，沒(méi)有使用同一頻道工作的收費(fèi)器。當(dāng)計(jì)算機(jī)將頻道指令送紅外線發(fā)射器的同時(shí)，必須將同一頻道指定給站內(nèi)的一個(gè)收費(fèi)器。
當(dāng)計(jì)算機(jī)收到任一收費(fèi)器發(fā)回的有繳費(fèi)器聯(lián)絡(luò)成功的信息后，計(jì)算機(jī)應(yīng)立即響應(yīng)，更改紅外線發(fā)射器的發(fā)射頻率，同時(shí)檢索所有收費(fèi)器，將同一頻道信號(hào)送與該紅外線發(fā)射器處于同一側(cè)的空閑收費(fèi)器。
收費(fèi)器發(fā)出要求進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中斷請(qǐng)求后，在計(jì)算機(jī)未處理完前一收費(fèi)器的數(shù)據(jù)之前，不響應(yīng)中斷請(qǐng)求，但必須對(duì)所有的請(qǐng)求排隊(duì)，按先請(qǐng)求先響應(yīng)的原則，處理和各收費(fèi)器之間的通訊聯(lián)絡(luò)。
計(jì)算機(jī)接收到某一收費(fèi)器輸入的數(shù)據(jù)后，首先對(duì)數(shù)據(jù)的合法性加以判斷。數(shù)據(jù)合法，先查核車(chē)輛牌照號(hào)，與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的被盜本輛牌照號(hào)進(jìn)行比較，判斷該車(chē)是否是被盜車(chē)輛。然后識(shí)別車(chē)型代碼，確定收費(fèi)額度，檢索各類(lèi)規(guī)稅費(fèi)繳納情況等。如車(chē)輛情況正常，則將收費(fèi)額度及允許通行信號(hào)送回原送數(shù)據(jù)收費(fèi)器。若車(chē)輛情況異常，則將收費(fèi)額度與截停車(chē)輛信號(hào)送收費(fèi)器。同時(shí)將截停信號(hào)發(fā)送給同側(cè)紅外發(fā)射器，以起動(dòng)站內(nèi)截停車(chē)輛的有關(guān)設(shè)施。
計(jì)算機(jī)在發(fā)出截停信號(hào)的同時(shí)，應(yīng)將截停原因顯示出來(lái)，以備查詢。
計(jì)算機(jī)內(nèi)建有大型數(shù)據(jù)庫(kù)，將收費(fèi)時(shí)間、收費(fèi)數(shù)額、車(chē)輛牌照號(hào)等記入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備查詢和會(huì)計(jì)結(jié)算。
站內(nèi)計(jì)算機(jī)與整個(gè)管理系統(tǒng)的中心管理計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊與常用多機(jī)通訊系統(tǒng)無(wú)實(shí)質(zhì)性差別。
另外，需要說(shuō)明的是，用戶IC卡的選型、寫(xiě)卡等與常用IC卡系統(tǒng)基本相同，一般為可靠起見(jiàn)，宜用加密存儲(chǔ)器卡，發(fā)行卡時(shí)對(duì)卡的讀寫(xiě)可使用通用寫(xiě)卡器。
綜上所述，本實(shí)用新型用所述的收費(fèi)器和繳費(fèi)器都具有多個(gè)工作頻道，繳費(fèi)器的開(kāi)啟及工作頻道的確定由站內(nèi)的專(zhuān)用紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線控制，繳費(fèi)器的關(guān)閉由站內(nèi)的收費(fèi)器用無(wú)線電信號(hào)控制。同時(shí)工作的收費(fèi)器使用不同的頻率進(jìn)行通訊。
數(shù)據(jù)傳輸中，為增強(qiáng)抗干擾的能力，在數(shù)據(jù)發(fā)送和校對(duì)時(shí)使用不同的數(shù)據(jù)傳輸格式。數(shù)據(jù)傳輸格式由收費(fèi)器按預(yù)先設(shè)計(jì)的多種格式，根據(jù)初送數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)校對(duì)用不同的數(shù)據(jù)傳輸格式的原則選定。數(shù)據(jù)格式用固定的通訊格式作為握手信號(hào)在收費(fèi)器和繳費(fèi)器之間傳遞。
所述專(zhuān)用收費(fèi)器和繳費(fèi)器具有較大的無(wú)線電發(fā)射功率，作用距離較大；容許在車(chē)輛高速行駛情況下進(jìn)行大量信息交換，本實(shí)用新型除具有收取過(guò)橋、過(guò)路費(fèi)的能力外，還可以具備車(chē)輛各類(lèi)狀況的稽查、自動(dòng)截停車(chē)輛等公路管理功能。
其主要具有如下優(yōu)點(diǎn)即提高了車(chē)輛在管理站通行的速度，一般情況下不須對(duì)車(chē)輛通行速度予以限制；擴(kuò)展了功能，由單一收取過(guò)橋、過(guò)路費(fèi)，變?yōu)榧召M(fèi)、稽查于一體的公路管理。
本實(shí)用新型為提高我國(guó)公路管理水平提供了技術(shù)保障。
權(quán)利要求1.一種公路車(chē)輛管理站和與其相應(yīng)的公路車(chē)輛，公路車(chē)輛上裝有一個(gè)附IC卡的紅外遙控繳費(fèi)器，管理站內(nèi)設(shè)置分別相對(duì)于左、右通道的兩個(gè)紅外發(fā)射器、多個(gè)收費(fèi)器以及作為管理和控制中心的、具有收費(fèi)站內(nèi)各裝置與計(jì)算機(jī)之間的連接通道的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，紅外遙控繳費(fèi)器、紅外發(fā)射器和收費(fèi)器具備相應(yīng)的多個(gè)無(wú)線電工作頻道，其中繳費(fèi)器主要由繳費(fèi)器單片機(jī)、IC卡讀寫(xiě)電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、無(wú)線電收發(fā)裝置和電源組成，各部分均與繳費(fèi)器單片機(jī)相接；收費(fèi)器主要由收費(fèi)器單片機(jī)、計(jì)算機(jī)接口電路和無(wú)線電收發(fā)裝置組成，收費(fèi)器單片機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)接口電路與計(jì)算機(jī)相接，無(wú)線電收發(fā)裝置接于收費(fèi)器單片機(jī)；紅外發(fā)射器主要由發(fā)射器單片機(jī)和紅外發(fā)射裝置組成，其中發(fā)射器單片機(jī)與計(jì)算機(jī)相接，紅外發(fā)射裝置接于發(fā)射器單片機(jī)；所述紅外發(fā)射器與所述繳費(fèi)器通過(guò)紅外線相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的管理站和公路車(chē)輛，其特征在于所述管理站是活動(dòng)的。
3.如權(quán)利要求2所述的管理站和公路車(chē)輛，其特征在于所述紅外發(fā)射器還包括一個(gè)自動(dòng)控制裝置、一套交通信號(hào)顯示裝置和一臺(tái)自動(dòng)攝像機(jī)，該自動(dòng)控制裝置接在紅外發(fā)射器單片機(jī)和交通信號(hào)顯示裝置、自動(dòng)攝像機(jī)之間，用于管理站內(nèi)的各種交通信號(hào)和自動(dòng)攝像機(jī)。
4.如權(quán)利要求1至3所述的任何一項(xiàng)管理站和公路車(chē)輛，其特征在于所述繳費(fèi)器和收費(fèi)器的無(wú)線電工作頻率在908KHz至5.8GHz之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種公路車(chē)輛管理站及與其相應(yīng)的公路車(chē)輛,繳費(fèi)器安裝在車(chē)輛上,收費(fèi)器在管理站內(nèi)。車(chē)載繳費(fèi)器由站內(nèi)的紅外線發(fā)射器打開(kāi),收費(fèi)完畢,由站內(nèi)收費(fèi)器控制將其無(wú)線電發(fā)射電路關(guān)閉。收費(fèi)器和繳費(fèi)器均具有多個(gè)工作頻道,由收費(fèi)站的計(jì)算機(jī)控制,容許同時(shí)對(duì)多個(gè)車(chē)輛使用不同頻道收費(fèi),因此,車(chē)輛通行速度不受限制,且具有數(shù)據(jù)交換量大,系統(tǒng)功能擴(kuò)充裕度大的特點(diǎn)。同一系統(tǒng),既可收取過(guò)橋、過(guò)路費(fèi),還可對(duì)車(chē)輛進(jìn)行規(guī)、稅費(fèi)繳納情況、司機(jī)駕駛執(zhí)照情況、是否是被盜車(chē)輛等等車(chē)輛個(gè)體情況進(jìn)行稽查,為實(shí)現(xiàn)公路管理現(xiàn)代化提供了一種技術(shù)支持。
文檔編號(hào)B60R16/02GK2501741SQ01255390
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月30日
發(fā)明者羅良才 申請(qǐng)人:惠州大學(xué)