本實(shí)用新型屬于城市交通信息服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置。

背景技術(shù)：

目前，射頻自動(dòng)識(shí)別不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)是世界上最先進(jìn)的收費(fèi)方式，它通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的OBU與收費(fèi)站ETC車道上的RSU之間進(jìn)行微波通訊，并利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺(tái)結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過收費(fèi)站不需停車就能交納費(fèi)用的目的,相比人工收費(fèi)通道的通行能力提高了3-5倍。而隨著智能交通網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，各種路況的復(fù)雜情況也越來越復(fù)雜，而國產(chǎn)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)較GPS的最大優(yōu)勢(shì)是具有雙向通信功能，他可以向車管部門進(jìn)行信息反饋，對(duì)路網(wǎng)車速、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并解決道路車輛的擁堵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，以提供一種支持高頻通信和微波通信兩種通信模式、可充電、功耗低并具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，包括處理器、高頻讀寫模塊、射頻模塊、北斗導(dǎo)航模塊、USB模塊、顯示模塊、ESAM安全模塊、防拆開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、撥碼開關(guān)、報(bào)警模塊和電源模塊，所述處理器分別信號(hào)連接至所述高頻讀寫模塊、所述射頻模塊、所述北斗導(dǎo)航模塊、所述USB模塊、所述顯示模塊、所述ESAM安全模塊、所述防拆開關(guān)、所述微動(dòng)開關(guān)、所述撥碼開關(guān)和所述報(bào)警模塊，所述處理器電連接至所述電源模塊，所述射頻模塊和所述北斗導(dǎo)航模塊的另一端分別與一個(gè)收發(fā)天線信號(hào)連接。

進(jìn)一步的，所述電源模塊包括磷酸鐵鋰電池、太陽能電池、LDO和超級(jí)電容，所述太陽能電池依次經(jīng)過所述LDO和所述超級(jí)電容后電連接至OBU裝置，所述磷酸鐵鋰電池直接電連接至所述OBU裝置。

進(jìn)一步的，所述處理器為MSP430F6系列的單片機(jī)，所述處理器與所述高頻讀寫模塊、所述射頻模塊、所述北斗導(dǎo)航模塊和所述顯示模塊之間均通過SPI接口連接，所述處理器通過I/O串口控制所述顯示模塊和所述ESAM安全模塊。

進(jìn)一步的，所述射頻模塊中射頻芯片的型號(hào)為BK5823，所述射頻芯片信號(hào)連接至所述處理器。

進(jìn)一步的，所述北斗導(dǎo)航模塊為UC221系列的射頻芯片。

進(jìn)一步的，所述顯示模塊為LCD顯示屏。

進(jìn)一步的，所述USB模塊的核心為miniUSB接口。

進(jìn)一步的，所述報(bào)警模塊包括蜂鳴器和指示燈，所述蜂鳴器和所述指示燈均信號(hào)連接至所述處理器。

進(jìn)一步的，所述高頻讀寫模塊芯片的型號(hào)為BK1308。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，具備ETC和北斗導(dǎo)航功能的，具備高頻通信和微波通信兩種模式，滿足了人們對(duì)道路信息的多樣化需求。

(2)本發(fā)明所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，采用磷酸鐵鋰電池和太陽能電池為OBU裝置電，有效滿足ETC系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換時(shí)對(duì)大電流需求，同時(shí)延長了電池的使用壽命。

(3)本發(fā)明所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，設(shè)置的防拆開關(guān)，能及時(shí)檢測(cè)到OBU裝置是否被拆卸，保證使用效果。

(4)本發(fā)明所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，設(shè)置的電子元器件均為低功耗芯片，從而降低了OBU裝置的整體功耗，有效節(jié)約電能，降低成本。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置的外場(chǎng)應(yīng)用示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置的硬件電路設(shè)計(jì)功能框圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置的工作狀態(tài)躍遷圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

一種具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置，如圖1至圖4所示，包括處理器、高頻讀寫模塊、射頻模塊、北斗導(dǎo)航模塊、USB模塊、顯示模塊、ESAM安全模塊、防拆開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、撥碼開關(guān)、報(bào)警模塊和電源模塊，

所述處理器分別信號(hào)連接至所述高頻讀寫模塊、所述射頻模塊、所述北斗導(dǎo)航模塊、所述USB模塊、所述顯示模塊、所述ESAM安全模塊、所述防拆開關(guān)、所述微動(dòng)開關(guān)、所述撥碼開關(guān)和所述報(bào)警模塊，所述處理器電連接至所述電源模塊，

所述射頻模塊和所述北斗導(dǎo)航模塊的另一端分別與一個(gè)收發(fā)天線信號(hào)連接。

所述電源模塊包括磷酸鐵鋰電池、太陽能電池、LDO和超級(jí)電容，所述太陽能電池依次經(jīng)過所述LDO和所述超級(jí)電容后電連接至OBU裝置，所述磷酸鐵鋰電池直接電連接至所述OBU裝置，本設(shè)計(jì)采用磷酸鐵鋰電池和太陽能電池為處理器提供供電，同時(shí)考慮到太陽能充電電路的電壓轉(zhuǎn)換，由于太陽能電池的功率較小，所以選用TI的一款靜態(tài)電流很小的TPS78001低功耗的LDO進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，從而轉(zhuǎn)換為合適的電壓為整個(gè)處理器單板供電；采用磷酸鐵鋰電池加超級(jí)電容來作為處理器的主要供電電源，其脈沖輸出電流可達(dá)2A，可以滿足ETC系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換時(shí)的大電流需求，同時(shí)電池的使用壽命不小于5年。

所述處理器為MSP430F6系列的單片機(jī)，該處理器在休眠模式下的功耗極低，只有0.5uA，片內(nèi)256KB Flash存儲(chǔ)空間，18KB的RAM存儲(chǔ)空間，支持4路SPI、2路UART等接口，片內(nèi)集成有12位高精度的A/D，多個(gè)中斷源，其中中斷源主要是響應(yīng)外部防拆、高頻芯片中斷請(qǐng)求；所述處理器與所述高頻讀寫模塊、所述射頻模塊、所述北斗導(dǎo)航模塊和所述顯示模塊之間均通過SPI接口連接，所述處理器通過I/O串口控制所述顯示模塊和所述ESAM安全模塊，通過單片機(jī)的片內(nèi)ADC可以進(jìn)行單板電池電壓的檢測(cè)，及時(shí)上報(bào)電池電量進(jìn)行智能檢測(cè)，在滿足斷電條件下，軟件可以通過算法配置MCU將硬件系統(tǒng)進(jìn)行斷電，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)休眠狀態(tài)下0.5uA的低功耗。

所述射頻模塊中射頻芯片的型號(hào)為BK5823，所述射頻芯片信號(hào)連接至所述處理器，射頻芯片BK5823集成了前向發(fā)送、數(shù)據(jù)接收和喚醒單元，此芯片可以完成5.8GHz調(diào)制信號(hào)的發(fā)送、接收及喚醒功能。前向使用其內(nèi)部ASK調(diào)制可以通過國標(biāo)，反向靈敏度(-71dbm)也滿足國標(biāo)。通過控制BK5823芯片的TX腳就可以實(shí)現(xiàn)ASK方式的調(diào)制，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的管腳可使BK5823處于接收解調(diào)和休眠狀態(tài)。

所述北斗導(dǎo)航模塊為UC221系列的射頻芯片，該芯片支持GPS/BDS雙系統(tǒng)聯(lián)合定位和單系統(tǒng)單獨(dú)定位模式，高靈敏度基帶設(shè)計(jì)，接收機(jī)可以在城市峽谷及復(fù)雜環(huán)境中仍保持出色的定位效果，采用高集成度的單芯片接收機(jī)解決方案，片內(nèi)集成LNA，集成Flash，無需外接存儲(chǔ)器，內(nèi)置復(fù)位模塊，無需外部復(fù)位電路，芯片的平均功耗小于60mW，64ball FBGA封裝，封裝尺寸小，本設(shè)計(jì)中MCU通過SPI接口形式與北斗芯片進(jìn)行通訊。

所述顯示模塊為LCD顯示屏。

所述USB模塊的核心為miniUSB接口。

所述報(bào)警模塊包括蜂鳴器和指示燈，所述蜂鳴器和所述指示燈均信號(hào)連接至所述處理器。

所述高頻讀寫模塊核心芯片的型號(hào)為BK1308，該芯片支持ISO14443/MIFARE協(xié)議，BK1308通過SPI與MCU通訊，該芯片支持四線SPI接口，最大傳輸速率可達(dá)20Mbps。

一種具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置的工作原理為：

將具有北斗導(dǎo)航功能的OBU裝置安裝在汽車前擋風(fēng)玻璃上，當(dāng)汽車通過收費(fèi)站的ETC車道時(shí)，OBU裝置與安裝在龍門架上的RSU之間進(jìn)行微波通訊，同時(shí)用戶還可以通過OBU裝置上設(shè)置的北斗導(dǎo)航功能進(jìn)行路況的選擇及各種路況信息的反饋；

當(dāng)OBU裝置被安裝到車上時(shí)，微動(dòng)開關(guān)置于NO端，經(jīng)激活功能后，以后每次上電時(shí)單片機(jī)都要先將ESAM安全模塊中拆卸計(jì)數(shù)器減1，如果減后為0，則說明OBU裝置被拆卸，在顯示模塊上顯示標(biāo)簽已被拆卸，并且不能完成交易，若需要重新使用則需再次激活；

由于OBU采用的是電池供電，對(duì)電池的使用壽命有要求，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是通過CPU能夠?qū)Ω鱾€(gè)模塊的工作狀態(tài)及低功耗狀態(tài)進(jìn)行有效的上下電控制。

本發(fā)明設(shè)計(jì)中單片機(jī)單板供電由電源總開關(guān)控制；

射頻芯片BK5823的供電受防拆開關(guān)控制，防拆開關(guān)按下狀態(tài)時(shí)射頻芯片的硬件上電，當(dāng)防拆開關(guān)松開時(shí)射頻芯片的硬件掉電；

13.56MHz芯片BK1308的供電以及外設(shè)ESAM安全模塊和顯示模塊的供電可以通過MCU的I/O控制。

MCU在本系統(tǒng)中有Normal和PowerDown兩種工作模式。

在PowerDown模式時(shí)，MCU可以通過射頻模塊喚醒中斷、防拆開關(guān)松開中斷、IC卡拔出中斷、看門狗中斷、功能按鍵中斷和定時(shí)器中斷產(chǎn)生中斷信號(hào)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。