應對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通(IntelligentTransportat1n System，簡稱 ITS)領(lǐng)域，尤其涉及一種應對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]越來越復雜的高速公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)導致起點到終點存在多條可選路徑，即環(huán)路導致的多義性路徑，在無法對車輛行駛路徑進行精確判別的前提下，聯(lián)網(wǎng)收費無法實現(xiàn)精確收費。另外由于投資主體多元化，不同路段往往分屬于不同的業(yè)主。對車輛的行駛路徑準確判別，能夠公平、公正地拆分通行費。同時完整、準確的車輛行駛路徑信息可以作為高速公路換卡、換車牌逃費行為重要判斷依據(jù)。
[0003]已有多義性路徑識別系統(tǒng)一般包括路側(cè)單元(Road Side Unit，簡稱RSU)、復合通行卡(Rad1 Frequency Identificat1n RFID電子標簽+IC卡)、數(shù)據(jù)中心等，所述RSU與復合通行卡之間可以采用單/雙向通信，單向通信方式為復合通行卡一直處于監(jiān)測休眠狀態(tài)，高速公路沿途設置的RSU發(fā)射的廣播調(diào)制信號可喚醒復合通行卡，通過接收信號產(chǎn)生的感應電流，復合通行卡記錄RSU發(fā)射的路徑信息。雙向通信相比于單向通信增加了復合通行卡接收到RSU廣播后作出應答的環(huán)節(jié)，由此，RSU可實現(xiàn)對復合通行卡信息的采集。為了保證雙向通信，復合通行卡需保證電源供應(有源復合通行卡)。
[0004]具體應用中，部分駕駛員為了實現(xiàn)逃費目的，將復合通行卡人為故意放置于密閉的金屬容器中，使復合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)，進而RSU的發(fā)射的廣播信號無法喚醒復合通行卡，復合通行卡既不能記錄路徑信息也因未被喚醒不會發(fā)射應答信號，這降低了多義性路徑識別系統(tǒng)的可靠性，也使業(yè)主蒙受巨大經(jīng)濟損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種應對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法，該方法可以在復合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)下，觸發(fā)RSU記錄復合通行卡的信息，從而實現(xiàn)判定是否是人為故意電磁屏蔽通行卡。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]應對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)，包括多個RSU，對稱重貨車發(fā)放有源雙向復合通行卡；根據(jù)RSU接收到有源雙向復合通行卡發(fā)射的ID信息后，發(fā)射RSU應答信號，若有源雙向復合通行卡未處于外屏蔽狀態(tài)則接收到RSU應答信號后，再向RSU發(fā)射應答信號表示已接收到RSU路徑信息；RSU若未收到有源雙向復合通行卡第二次發(fā)射的應答信號，則表示有源雙向復合通行卡處于外屏蔽狀態(tài)；RSU收到復合通行卡第二次發(fā)射的應答信號，則表示有源雙向復合通行卡處于未屏蔽狀態(tài)。
[0008]所述RSU包括第一無線通信模塊、第二無線通信模塊、有線通信模塊以及2組橫向振蕩減速標線；
[0009]所述第一無線通信模塊用于發(fā)射調(diào)制有RSU路徑信息的廣播信號；
[0010]所述第二無線通信模塊用于接收雙向有源復合通行卡的ID信息，發(fā)送應答信號并接收雙向有源復合通行卡發(fā)送的第二次應答信號；
[0011]所述有線通信模塊用于在RSU未接收到有線通信模塊第二次應答信號情況下，將雙向有源復合通行卡ID信息發(fā)送至上位機數(shù)據(jù)庫；
[0012]所述2組橫向振蕩減速標線用于使稱重車輛在通過RSU前車身產(chǎn)生振動以觸發(fā)雙向有源復合通行卡。
[0013]所述2組橫向振蕩減速標線設置于車輛駛來方向且距離RSU天線輻射范圍邊緣Μ米處，其中，Μ?vh*Tp，Tp為數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期，vh為高速公路網(wǎng)內(nèi)最高行駛車速。
[0014]所述雙向有源復合通行卡包括無線通信單元、振動傳感器和數(shù)據(jù)處理模塊；
[0015]所述振動傳感器用于采集車輛振動數(shù)據(jù)；
[0016]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于計算觸發(fā)無線通信單元的自適應閾值；
[0017]所述無線通信單元用于發(fā)射ID信息并接收/發(fā)送應答信號。
[0018]應對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)的交互通信方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1，RSU的第一無線通信模塊發(fā)射廣播信號，通過其覆蓋范圍的雙向有源復合通行卡記錄路徑信息，在未屏蔽狀態(tài)下，雙向有源復合通行卡能夠接收到RSU廣播信號，同時雙向有源復合通行卡的數(shù)據(jù)處理模塊判斷是否存有重復路徑信息，若沒有，則寫入；
[0020]步驟2，雙向有源復合通行卡進入高速公路網(wǎng)后，振動傳感器開始采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期內(nèi)記錄的振動數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)處理模塊中的中值濾波器進行濾波，濾波后振動數(shù)據(jù)的最大值設定為下一個周期判定進入RSU覆蓋范圍的閾值；
[0021]步驟3，當前數(shù)據(jù)處理周期內(nèi)的振動數(shù)據(jù)若有大于等于2個值超過上一周期設定的閾值，則觸發(fā)無線通信單元發(fā)送雙向有源復合通行卡的ID信息；
[0022]步驟4，RSU的第二無線通信模塊接收到ID信息，發(fā)送調(diào)制有RSU路徑信息的應答信號;
[0023]步驟5，若雙向有源復合通行卡未被電磁屏蔽，則能夠接收到RSU發(fā)送的應答信號，數(shù)據(jù)處理模塊判斷卡內(nèi)是否有重復路徑信息，若無重復路徑信息則寫入路徑信息，同時向RSU發(fā)送已接收到路徑信息的應答信號；
[0024]步驟6，若RSU在Is內(nèi)未接收到雙向有源復合通行卡的應答信號，則判定該卡被電磁屏蔽；
[0025]步驟7，RSU通過有線通信模塊將被屏蔽雙向有源復合通行卡的ID信息發(fā)送至上位機，上位機將該ID信息列入黑名單；
[0026]步驟8，稱重車輛駛出高速公路前，收費站工作人員讀取雙向有源復合通行卡信息，若對應ID被2次列入黑名單，則判定為人為故意電磁屏蔽。
[0027]所述步驟2中振動傳感器在車輛駛?cè)敫咚俟肥召M站入口領(lǐng)取通行卡后，開始進行振動數(shù)據(jù)采集，采集頻率根據(jù)橫向振蕩減速標線中凸起的寬度以及稱重車輛在高速公路網(wǎng)內(nèi)最高車速確定。
[0028]所述步驟2中振動傳感器采集頻率為fs，fs^ v h/w，其中，w為橫向振蕩減速標線中凸起的寬度，vhS高速路網(wǎng)內(nèi)稱重車輛的最高車速。
[0029]根據(jù)當前車輛行駛速度自適應調(diào)整閾值，每隔Tp更新一次閾值，Τρ為數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期，Τρ?L/Vl，其中，L為每組橫向振蕩減速標線覆蓋范圍，Vl為稱重車輛在高速公路網(wǎng)內(nèi)的平均最低行駛車速。
[0030]所述步驟4中發(fā)送是采用以點對點通信模式。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明通過設置多個RSU，對稱重貨車發(fā)放有源雙向復合通行卡；根據(jù)RSU接收到有源雙向復合通行卡發(fā)射的ID信息后，發(fā)射RSU應答信號，若有源雙向復合通行卡未處于外屏蔽狀態(tài)則接收到RSU應答信號后，再向RSU發(fā)射應答信號表示已接收到RSU路徑信息；RSU若未收到有源雙向復合通行卡第二次發(fā)射的應答信號，則表示有源雙向復合通行卡處于外屏蔽狀態(tài)；RSU收到復合通行卡第二次發(fā)射的應答信號，則表示有源雙向復合通行卡處于未屏蔽狀態(tài)，實現(xiàn)了對人為電磁屏蔽的識別。
[0032]本發(fā)明所提供的應對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別方法中的有源復合通行卡中的無線通信單元包括無線廣播信號監(jiān)測模塊，在進入RSU廣播信號覆蓋區(qū)域后，在未被電磁屏蔽的條件下，無線廣播信號監(jiān)測模塊監(jiān)測到RSU廣播信號后，同樣可觸發(fā)無線通信單元，無線通信單元能夠提高多義性路徑射頻識別的穩(wěn)健性。
[0033]本發(fā)明所提供的應對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別方法可在雙向有源復合通行卡在被人為故意電磁屏蔽情況下，利用屏蔽體未接地條件下，屏蔽體內(nèi)部電場可影響外部電場這一特性，通過復合通行卡主動發(fā)射ID信息后RSU是否接收到第二次應答信號作為判定屏蔽狀態(tài)的依據(jù)，繼而利用RSU有線傳輸模塊將該ID信息上傳至數(shù)據(jù)中心，作為收費站出口的收費依據(jù)。另外，通過在RSU接收范圍邊緣設置橫向振蕩減速標線產(chǎn)生的振動信號，觸發(fā)復合通行卡的無線傳輸單元，實現(xiàn)降低復合通行卡功耗。本發(fā)明可以在復合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)下，觸發(fā)RSU記錄復合通行卡的信息，包括但不限于ID號，車牌信息等，還可利用內(nèi)置振動傳感器降低復合通行卡發(fā)射信號次數(shù)，從而節(jié)約電量。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實施方案所提供的多義性路徑識別系統(tǒng)中RSU接收范圍邊緣設置橫向振蕩減速