一種基于dsrc協(xié)議的etc路側(cè)單元及并發(fā)交易方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DSRC協(xié)議的ETC路側(cè)單元及并發(fā)交易方法。包括，路側(cè)單元(RSU)周期性的廣播BST信號(hào)，同時(shí)接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)車載單元(OBU)返回的上行數(shù)據(jù)幀；RSU根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)與對(duì)應(yīng)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀；RSU根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)和幀間保護(hù)時(shí)隙等因素，生成針對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列；向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。本發(fā)明中路側(cè)單元的接收和發(fā)射模塊分別獨(dú)立工作工作，接收模塊連續(xù)接收上行信號(hào)，發(fā)射模塊時(shí)分自適應(yīng)密集發(fā)射下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，可以提高通信效率，實(shí)現(xiàn)RSU與多個(gè)OBU的并發(fā)交易，使得車輛能夠以多車道自由流方式通過(guò)ETC收費(fèi)站點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種基于DSRC協(xié)議的ETC路側(cè)單元及并發(fā)交易方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System,簡(jiǎn)稱:ITS)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種基于DSRC協(xié)議的ETC路側(cè)單元及并發(fā)交易方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子不停車收費(fèi)(Electronic Toll Collection,簡(jiǎn)稱ETC)系統(tǒng)可用于高速公路和城市道路收費(fèi)、停車場(chǎng)收費(fèi)等應(yīng)用。現(xiàn)有的ETC系統(tǒng)都是帶車道欄桿的封閉式系統(tǒng)，相對(duì)傳統(tǒng)的人工收費(fèi)，可提高車道通行能力，減少交費(fèi)服務(wù)時(shí)間，達(dá)到節(jié)能減排的效果，但該模式存在收費(fèi)站點(diǎn)土建費(fèi)用高、受收費(fèi)島影響通行速度相對(duì)較低、交易異?；蛘叻欠ㄜ囕v需現(xiàn)場(chǎng)人工處理等不足。為了適應(yīng)高速公路和城市道路無(wú)障礙通行和收費(fèi)，一種被稱為多車道自由流電子收費(fèi)的技術(shù)被提出。
[0003]多車道自由流電子收費(fèi)是指在收費(fèi)站點(diǎn)沒(méi)有車道隔離設(shè)施，收費(fèi)設(shè)施架設(shè)在車道上方或者路側(cè)的門架上，與過(guò)站車輛安裝的車載電子標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線通信的方式完成收費(fèi)交易，車輛可按照正常車速、以任意方式(包括按車道、跨車道和變車道)通過(guò)收費(fèi)站點(diǎn)。
[0004]現(xiàn)有的高速公路ETC電子標(biāo)簽(OBU)在多車道自由流應(yīng)用環(huán)境下，主要面臨如下挑戰(zhàn):
[0005]首先，現(xiàn)有的專用短程通信(DSRC)標(biāo)準(zhǔn)不支持協(xié)議層面的并發(fā)通信機(jī)制。GB/T20851-2007系列ETC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是時(shí)分(TDMA)通信協(xié)議，不支持一個(gè)路側(cè)單元(RSU)與多個(gè)OBU同時(shí)通信。如圖1所示的現(xiàn)有ETC交易典型流程示意圖，時(shí)間軸上方的長(zhǎng)方條為RSU發(fā)出的下行信號(hào)，時(shí)間軸下方的陰影長(zhǎng)方條為OBU發(fā)射的上行信號(hào)。在沒(méi)有車輛駛?cè)氲那闆r下，RSU以固定周期(圖1中為40ms)下發(fā)BST喚醒信號(hào)。當(dāng)車輛駛?cè)隦SU通信區(qū)域，車載OBU收到BST，返回VST即進(jìn)入ETC交易。通信交易為半雙工方式，上行和下行鏈路存在轉(zhuǎn)換時(shí)間，即RSU在發(fā)射的時(shí)候不能同時(shí)接收上行信號(hào)。由于DSRC信號(hào)為ASK或者FSK調(diào)制方式，如果RSU收到同時(shí)到達(dá)或者有部分重疊的上行數(shù)據(jù)幀，也無(wú)法分別解析。
[0006]其次，現(xiàn)有的ETC交易過(guò)程中，RSU未收到OBU響應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，RSU重發(fā)的繼續(xù)交易指令的周期較長(zhǎng)(典型數(shù)值為10ms)，由于OBU對(duì)RSU指令的響應(yīng)時(shí)間未有明確協(xié)議規(guī)定，存在一定的隨機(jī)性，上下行數(shù)據(jù)幀時(shí)間間隔未能充分優(yōu)化?，F(xiàn)有OBU用于多車道自由流收費(fèi)時(shí)，可能會(huì)因交易時(shí)間長(zhǎng)而影響通信可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中ETC系統(tǒng)中不能實(shí)現(xiàn)針對(duì)多OBU同時(shí)處理的問(wèn)題，提供了一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元(RSU)及其并發(fā)交易方法。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，包括，
[0009]路側(cè)單元RSU周期性的廣播BST信號(hào)，并接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀；
[0010]根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)與OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀；[0011]根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成針對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列；
[0012]向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0013]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法的一個(gè)進(jìn)一步的方面，根根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成與復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀中進(jìn)一步包括，如果RSU在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，則立即生成針對(duì)于該OBU的重發(fā)下行數(shù)據(jù)幀。
[0014]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法的再一個(gè)進(jìn)一步的方面，RSU的射頻接收和射頻發(fā)射模塊分離工作，接收模塊連續(xù)接收通信區(qū)域內(nèi)的所有上行信號(hào)，發(fā)射模塊根據(jù)時(shí)間控制模塊的處理結(jié)果時(shí)分發(fā)射BST信號(hào)和與不同OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀。
[0015]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，時(shí)間控制模塊根據(jù)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間，以及生成的所述繼續(xù)通信下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、幀間保護(hù)時(shí)隙，確定所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻。
[0016]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，對(duì)于多車道的收費(fèi)斷面并排安裝多個(gè)RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的相鄰兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域有重疊部分時(shí)，相鄰RSU發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀時(shí)刻由控制模塊采用時(shí)分方式進(jìn)行分配。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，包括，
[0018]射頻發(fā)射模塊，用于周期性的廣播BST信號(hào)；
[0019]射頻接收模塊，用于接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀；
[0020]數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀；
[0021]時(shí)間控制模塊，用于根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成針對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，并確定隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻；
[0022]所述射頻發(fā)射模塊向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0023]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的一個(gè)進(jìn)一步的方面，所述數(shù)據(jù)處理模塊判斷如果RSU在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，則立即生成針對(duì)于該OBU的重發(fā)下行數(shù)據(jù)幀。
[0024]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的再一個(gè)進(jìn)一步的方面，所述RSU的射頻接收和射頻發(fā)射模塊分離工作，接收模塊連續(xù)接收通信區(qū)域內(nèi)的所有上行信號(hào)，發(fā)射模塊根據(jù)時(shí)間控制模塊的處理結(jié)果時(shí)分發(fā)射BST信號(hào)和與不同OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀。
[0025]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，所述時(shí)間控制模塊根據(jù)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間，以及生成的所述繼續(xù)通信下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、幀間保護(hù)時(shí)隙，確定所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻。
[0026]作為本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的另一個(gè)進(jìn)一步的方面，還包括一控制模塊，對(duì)于多車道的收費(fèi)斷面并排安裝多個(gè)RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的相鄰兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域有重疊部分時(shí)，相鄰RSU發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀時(shí)刻由控制模塊采用時(shí)分方式進(jìn)行分配。[0027]通過(guò)上述實(shí)施例中的方法及路側(cè)單元，利用天線波束成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)接收多個(gè)OBU的上行數(shù)據(jù)幀，并且通過(guò)對(duì)下行數(shù)據(jù)幀的時(shí)序控制和排列實(shí)現(xiàn)了 RSU與多個(gè)OBU的并發(fā)通信，可提高通信效率，實(shí)現(xiàn)RSU與多個(gè)OBU的并發(fā)交易，使得車輛能夠以多車道自由流方式通過(guò)ETC收費(fèi)站點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0029]圖1所示的現(xiàn)有ETC系統(tǒng)交易典型流程示意圖；
[0030]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法的流程圖；
[0031]圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一種ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的基本結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖；
[0033]圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例一種ETC系統(tǒng)路側(cè)單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖6所示為本發(fā)明實(shí)施例的路側(cè)單元與一個(gè)電子標(biāo)簽交易時(shí)的數(shù)據(jù)巾貞示意圖；
[0035]圖7所示為本發(fā)明實(shí)施例的路側(cè)單元與多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行并發(fā)交易的數(shù)據(jù)幀示意圖；
[0036]圖8所示為本發(fā)明實(shí)施例的多車道并排安裝多個(gè)路側(cè)單元的應(yīng)用場(chǎng)景圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0038]ETC交易是由ETC路側(cè)單元(Road Side Unit,簡(jiǎn)稱RSU)和車載電子標(biāo)簽(或車載單元，On-Board Unit，簡(jiǎn)稱0BU)通過(guò)無(wú)線通信的方式實(shí)現(xiàn)的，通信協(xié)議采用專用短程通信(Dedicated Short Range Communication,簡(jiǎn)稱DSRC)協(xié)議,其處理過(guò)程為:路側(cè)單元周期性發(fā)射下行BST (Beacon Service Table，信標(biāo)服務(wù)表)信號(hào)，安裝有車載電子標(biāo)簽的車輛駛?cè)隕TC收費(fèi)區(qū)域時(shí)，收到BST信號(hào)，返回VST (Vehicle Service Table，車輛服務(wù)表)信號(hào)。VST信號(hào)中包含有車載電子標(biāo)簽的MAC(Media Access Control，媒體訪問(wèn)控制)地址和其他信息，其中車載電子標(biāo)簽的MAC地址是其與RSU通信的主要識(shí)別碼。路側(cè)單元收到上行DSRC數(shù)據(jù)幀后，以其MAC地址區(qū)分不同的車載電子標(biāo)簽；路側(cè)單元發(fā)給不同車載電子標(biāo)簽的下行數(shù)據(jù)幀，均以目標(biāo)車載電子標(biāo)簽的MAC地址為下行數(shù)據(jù)幀的專有鏈路標(biāo)識(shí)。車載電子標(biāo)簽只接收專有鏈路標(biāo)識(shí)與自己的MAC地址相同的下行數(shù)據(jù)幀。如圖1所示，現(xiàn)有的ETC交易典型流程為:路側(cè)單元收到VST信號(hào)之后，首先與車載電子標(biāo)簽進(jìn)行加密認(rèn)證(GetSecure.rq數(shù)據(jù)幀)，認(rèn)證的目的是辨別車輛是否安裝了合法注冊(cè)的車載電子標(biāo)簽，OBU返回認(rèn)證信息(GetSecure.rs數(shù)據(jù)幀)，認(rèn)證通過(guò)后路側(cè)單元和電子標(biāo)簽再進(jìn)行數(shù)次交互通信(圖1中為3次交互)進(jìn)行ETC收費(fèi)，最后路側(cè)單元下發(fā)EVENT, report結(jié)束本次交易。ETC交易結(jié)束后，路側(cè)單元繼續(xù)發(fā)射周期性的下行BST信號(hào)，等待后續(xù)車輛的駛?cè)?。[0039]本發(fā)明的路側(cè)單元通過(guò)相控陣/多波束天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上行信號(hào)的整個(gè)通信區(qū)域的連續(xù)接收，并采用時(shí)分自適應(yīng)密集發(fā)送下行信號(hào)的方式，實(shí)現(xiàn)與多個(gè)OBU的同時(shí)并發(fā)交易，使得現(xiàn)有電子標(biāo)簽支持多車道自由流收費(fèi)應(yīng)用。
[0040]如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一種電子不停車收費(fèi)通信方法的流程圖。
[0041]包括步驟201，RSU周期性的廣播BST信號(hào)，并接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀。
[0042]步驟202，根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀。
[0043]步驟203，根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成對(duì)于復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0044]步驟204，向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0045]本發(fā)明的RSU的發(fā)射和接收模塊是分離的，二者分別獨(dú)立工作。接收模塊連續(xù)不斷的接收上行信號(hào)，即可接收RSU通信區(qū)域內(nèi)任意位置的OBU在任意時(shí)刻返回的上行信息，提供給數(shù)據(jù)處理模塊。
[0046]本發(fā)明RSU接收復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀可以利用相控陣天線區(qū)分信號(hào)的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)方案例如可以參考中國(guó)專利公布號(hào)CN103268640的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為“基于多波束天線的多車道自由流電子收費(fèi)系統(tǒng)及方法”，其中的多波束天線可以接收在不同區(qū)域OBU的上行信號(hào)并加以區(qū)分，在本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)這部分利用天線區(qū)分上行信號(hào)的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。路側(cè)單元的射頻部分采用相控陣或者多波束DBF(Digital BeamForming，數(shù)字波束成形)技術(shù)，通過(guò)控制天線輻射器面板的天線陣列的發(fā)射信號(hào)幅度和相位，進(jìn)行信號(hào)加權(quán)和波束成形，針對(duì)特定區(qū)域的信號(hào)收發(fā)信噪比最大。
[0047]在步驟202之中進(jìn)一步包括，如果RSU在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，則立即生成針對(duì)于該OBU的重發(fā)下行數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明中，繼續(xù)交易的下行數(shù)據(jù)幀重發(fā)時(shí)間上限可設(shè)定為30ms。
[0048]在步驟203中進(jìn)一步包括，所述根據(jù)繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，對(duì)所述復(fù)數(shù)個(gè)繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列，構(gòu)成所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0049]上述生成對(duì)于復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列包括，根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度確定該數(shù)據(jù)幀傳輸時(shí)所需要的時(shí)間，利用該時(shí)間與所述保護(hù)時(shí)隙的和作為傳輸該數(shù)據(jù)幀的總時(shí)間，將復(fù)數(shù)個(gè)下行數(shù)據(jù)幀排列起來(lái)構(gòu)成所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0050]RSU下發(fā)的下行數(shù)據(jù)幀有三種:一種是新生成的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀；第二種是已經(jīng)發(fā)給某個(gè)OBU的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀，但是在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，未收到該OBU返回的上行響應(yīng)數(shù)據(jù)幀，此時(shí)RSU需要重復(fù)發(fā)送該繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀給該OBU ;第三種是BST信號(hào)，BST信號(hào)是RSU在沒(méi)收到上行響應(yīng)信號(hào)之前周期性發(fā)射的，對(duì)于多車道自由流系統(tǒng)，RSU可同時(shí)與多個(gè)OBU通信，因此，在RSU與一個(gè)或者多個(gè)OBU進(jìn)行交易的同時(shí)，還應(yīng)繼續(xù)下發(fā)BST信號(hào)給新的駛?cè)胲囕v。
[0051]RSU的時(shí)間控制模塊對(duì)待發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行發(fā)送時(shí)間排序和計(jì)算。排序規(guī)則為:(1)對(duì)于非同時(shí)產(chǎn)生的下行數(shù)據(jù)幀，按照其生成的時(shí)間順序排列，遵循先到先發(fā)的原則；(2)當(dāng)時(shí)間控制模塊同時(shí)收到多個(gè)下行數(shù)據(jù)幀時(shí)，按照其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行發(fā)射順序排列，其中，新生成的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀級(jí)別最高，其次是重復(fù)的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀，BST的級(jí)別最低。[0052]RSU的時(shí)間控制模塊同時(shí)進(jìn)行所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的發(fā)射時(shí)刻計(jì)算。本發(fā)明采用時(shí)分方式將下行幀密集發(fā)送給目標(biāo)0BU?，F(xiàn)有的DSRC協(xié)議中，上下行數(shù)據(jù)幀中間有足夠的可用時(shí)間資源。時(shí)間控制模塊將待發(fā)送隊(duì)列中的下行數(shù)據(jù)幀按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)備支持的最短時(shí)間時(shí)分發(fā)送，發(fā)射時(shí)延和重發(fā)間隔盡可能的縮短，以充分利用信道時(shí)間資源，實(shí)現(xiàn)RSU與多個(gè)OBU的并發(fā)通信。
[0053]繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度加上保護(hù)時(shí)隙為其占用的時(shí)間資源。本發(fā)明涉及到兩個(gè)保護(hù)時(shí)隙:下行鏈路幀與后面相鄰下行鏈路幀的最短間隔時(shí)間，以及上行鏈路幀與后面相鄰下行鏈路幀的最短間隔時(shí)間，前者為下行數(shù)據(jù)幀重發(fā)的最短保護(hù)時(shí)隙，后者為接收到上行數(shù)據(jù)幀之后RSU發(fā)射繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀的最短時(shí)間。
[0054]現(xiàn)有的RSU進(jìn)入交易模式后，在IOms內(nèi)未收到OBU的響應(yīng)信號(hào)時(shí)，會(huì)重復(fù)發(fā)射剛發(fā)出的下行數(shù)據(jù)幀，直至OBU返回上行幀或者超時(shí)為止。這種通信方式下，RSU的重發(fā)下行交易數(shù)據(jù)幀的周期固定為10ms，RSU和OBU之間通信效率不高，不適用于車輛高速通過(guò)收費(fèi)站點(diǎn)的場(chǎng)景。
[0055]本發(fā)明的RSU的發(fā)射和接收模塊是分離的，二者分別獨(dú)立工作。接收模塊連續(xù)不斷的接收上行信號(hào)，即可接收RSU通信區(qū)域內(nèi)任意位置的OBU在任意時(shí)刻返回的上行信息，提供給數(shù)據(jù)處理模塊。發(fā)射模塊主要采用時(shí)分方式，將要下發(fā)給復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀密集發(fā)送，該密集發(fā)送方式為:RSU接收模塊收到OBU返回的上行信號(hào)之后，數(shù)據(jù)處理模塊立即解析并生成相應(yīng)的下行繼續(xù)交易指令，時(shí)間控制模塊根據(jù)將發(fā)送的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度和保護(hù)時(shí)隙的時(shí)間，計(jì)算下行數(shù)據(jù)幀的重發(fā)間隔，例如下行數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為Ims時(shí)，上下行數(shù)據(jù)幀的保護(hù)間隔為0.2ms左右，下行數(shù)據(jù)幀的重發(fā)間隔可以壓縮為1.2ms,比較原來(lái)的IOms大大縮短，使得OBU在最短時(shí)間內(nèi)再次收到下行數(shù)據(jù)幀，保證其接受的可靠性。由于OBU和RSU的發(fā)射頻段不同，且RSU的發(fā)射和接收模塊分離，因此本發(fā)明的方法可兼容現(xiàn)有的0BU，提高通信效率。
[0056]當(dāng)RSU收到多個(gè)OBU的返回信號(hào)時(shí)，根據(jù)不同的上行數(shù)據(jù)幀的返回時(shí)間，組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。這種情況下，RSU發(fā)射給不同OBU的下行繼續(xù)交易信號(hào)按照其返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)刻順序排列，如果收到某個(gè)OBU的再次返回信號(hào)，則生成新的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀。RSU發(fā)射下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的同時(shí)，還需要插入周期性的BST信號(hào)喚醒新進(jìn)入通信區(qū)域的OBU0 BST的優(yōu)先級(jí)低于繼續(xù)交易的下行數(shù)據(jù)幀，其插入時(shí)刻根據(jù)繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的發(fā)射時(shí)間選擇。如果在20ms的周期時(shí)刻沒(méi)有繼續(xù)交易的下行數(shù)據(jù)幀，則插入BST ;如果在20ms的周期時(shí)刻有其他的下行數(shù)據(jù)幀未結(jié)束，則BST在其后立即發(fā)出，之后再順序發(fā)送剩余的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，這種情況下，BST的發(fā)射周期有一定的時(shí)延波動(dòng)，由于一般下行數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為2ms左右或更小，該時(shí)延波動(dòng)不影響系統(tǒng)通信穩(wěn)定性。
[0057]本發(fā)明實(shí)施例的方法進(jìn)一步包括，當(dāng)多車道收費(fèi)道路斷面并排安裝多個(gè)RSU時(shí)，任意兩個(gè)相鄰RSU之間的通信區(qū)域有重疊部分時(shí)，相鄰RSU發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀時(shí)刻由控制模塊采用時(shí)分方式進(jìn)行分配，避免兩個(gè)RSU同時(shí)發(fā)送下行數(shù)據(jù)導(dǎo)致OBU無(wú)法正確接收。
[0058]根據(jù)上述實(shí)施例中的方法，利用天線波束成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)接收多個(gè)OBU的上行數(shù)據(jù)幀，并且通過(guò)對(duì)下行數(shù)據(jù)幀的時(shí)序控制和排列實(shí)現(xiàn)了下行并發(fā)通信，使得車輛以多車道自由流方式通過(guò)ETC收費(fèi)站點(diǎn)時(shí)更加可靠和安全的完成收費(fèi)交易。[0059]如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一種電子不停車收費(fèi)路側(cè)單元的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
[0060]包括射頻發(fā)射模塊301，用于周期性的廣播BST信號(hào)。
[0061]射頻接收模塊302，用于連續(xù)接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀。
[0062]數(shù)據(jù)處理模塊303，用于根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀。
[0063]時(shí)間控制模塊304，用于根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成對(duì)于復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0064]所述射頻發(fā)射模塊301向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
[0065]本發(fā)明中，將射頻接收和射頻發(fā)射分離，目的在于接收模塊可以連續(xù)接收RSU通信區(qū)域內(nèi)的所有上行OBU信號(hào)，射頻接收模塊302接收復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀可以利用相控陣天線定位車輛的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)方案例如可以參考中國(guó)專利公布號(hào)CN103268640的發(fā)明專利，發(fā)明名稱為“基于多波束天線的多車道自由流電子收費(fèi)系統(tǒng)及方法”，其中的多波束天線可以接收在不同區(qū)域OBU的上行信號(hào)并加以區(qū)分，在本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)這部分利用天線定位的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。
[0066]所述數(shù)據(jù)處理模塊303根據(jù)復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的繼續(xù)通信的下行指令數(shù)據(jù)。
[0067]所述時(shí)間控制模塊304根據(jù)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間，以及生成的所述繼續(xù)通信下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，確定所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻。
[0068]還包括控制模塊305，適用于多車道的道路收費(fèi)斷面并排安裝有2個(gè)以上RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，此時(shí)任意相鄰兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域具有一部分的重疊，所述控制模塊305采用時(shí)分方式分配向重疊區(qū)域發(fā)射的下行數(shù)據(jù)幀，以保證OBU在重疊區(qū)域時(shí)，同一時(shí)刻只收到其中一個(gè)RSU的信號(hào)，避免相鄰RSU之間的信號(hào)干擾。對(duì)于不在重疊通信區(qū)域的0BU，所述兩個(gè)RSU按照上述方式獨(dú)立發(fā)射各自的下行數(shù)據(jù)。
[0069]根據(jù)上述實(shí)施例中的路側(cè)單元，利用相控陣/多波束技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)接收多個(gè)OBU上行數(shù)據(jù)幀，并且通過(guò)對(duì)下行數(shù)據(jù)幀的時(shí)序控制實(shí)現(xiàn)了 RSU與多個(gè)OBU的并發(fā)交易，使得車輛能夠以多車道自由流方式通過(guò)ETC收費(fèi)站點(diǎn)。
[0070]實(shí)施例
[0071]如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景圖，如圖4所示的單向三車道，設(shè)單條車道寬度為3.5米，三個(gè)多波束天線(RSU)架設(shè)在車道上方龍門架車道中線的位置，高度為
5.5?6米，單個(gè)RSU的天線輻射范圍縱向長(zhǎng)度為O?10米，橫向?qū)挾葹?米，為保證道路收費(fèi)斷面的覆蓋，相鄰兩個(gè)RSU的通信區(qū)域存在一定的重疊區(qū)。在圖4中，RSUl和RSU2各只與一個(gè)車載OBU通信，而RSU3同時(shí)與三個(gè)OBU通信。
[0072]如圖4所示，未有車輛駛?cè)霑r(shí)，各RSU的射頻發(fā)射模塊以20ms為周期，面向整個(gè)通信區(qū)域發(fā)射BST喚醒信號(hào)。所有RSU的射頻接收模塊處于全時(shí)接收狀態(tài)，采用多波束技術(shù)分別接收來(lái)自不同車載電子標(biāo)簽的上行信號(hào)。
[0073]當(dāng)射頻接收模塊接收到某個(gè)OBU的VST上行信號(hào)后，根據(jù)解析對(duì)應(yīng)OBU的上行波的信號(hào)，完成后續(xù)交易，存在以下情形:
[0074](I)當(dāng)通信區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)OBU時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊完成接收后生成后續(xù)的下行DSRC數(shù)據(jù)幀，在上行數(shù)據(jù)幀結(jié)束后0.2ms開始發(fā)送繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀。如果在設(shè)定時(shí)間30ms內(nèi)未收到OBU的返回信息，則以下行數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度加上幀間保護(hù)時(shí)隙時(shí)間為重發(fā)間隔繼續(xù)下發(fā)已發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀，直到OBU返回后續(xù)的交易數(shù)據(jù)幀。例如，當(dāng)前的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為1.2ms,幀間保護(hù)時(shí)隙為0.2ms,則RSU下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀的重發(fā)間隔為1.4ms。當(dāng)RSU的接收模塊接收到OBU返回的上行響應(yīng)數(shù)據(jù)幀時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊生成新的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀。如果RSU重發(fā)時(shí)間已超過(guò)設(shè)定時(shí)間30ms還未收到上行信號(hào)，則停止本次交易。
[0075](2)當(dāng)通信區(qū)域內(nèi)有多個(gè)OBU返回上行數(shù)據(jù)幀時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊分別生成對(duì)應(yīng)的待發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀，時(shí)間控制模塊將所有要發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行排列，排列規(guī)則如前所述。發(fā)給不同的OBU的下行數(shù)據(jù)幀采用時(shí)分方式面向整個(gè)通信區(qū)域發(fā)射，各個(gè)OBU只接收與自己的MAC地址相同的下行數(shù)據(jù)幀，相互之間沒(méi)有干擾。
[0076]如果某個(gè)或者多個(gè)繼續(xù)交易的下行數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，還未收到相應(yīng)的上行響應(yīng)信號(hào)，則將其重新加入將要發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中，重復(fù)發(fā)送給目標(biāo)OBU。BST信號(hào)根據(jù)繼續(xù)交易的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的發(fā)送時(shí)間，每隔20ms周期插空發(fā)送一次。當(dāng)下一個(gè)20ms無(wú)下行數(shù)據(jù)幀時(shí)，則發(fā)送BST信號(hào)，如果下一個(gè)20ms恰好有未發(fā)送完的下行數(shù)據(jù)幀，則在其后發(fā)送BST信號(hào)。
[0077]上述RSU的連續(xù)全時(shí)接收機(jī)制保證了 RSU對(duì)上行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射之間不需要轉(zhuǎn)換時(shí)間，縮短了設(shè)備處理和通信時(shí)間。其次，RSU與各個(gè)OBU之間的通信，上行采用空分方式，下行采用時(shí)分方式避免了信號(hào)干擾。第三，RSU采用下行數(shù)據(jù)密集發(fā)送的方式，縮短了下行數(shù)據(jù)幀的重發(fā)間隔，保證多輛車通過(guò)時(shí)的交易效率。
[0078]如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例一種電子不停車收費(fèi)路側(cè)單元的具體結(jié)構(gòu)圖。在該圖中包括射頻接收模塊501，射頻發(fā)射模塊502，時(shí)間控制模塊503，數(shù)據(jù)處理模塊504，安全模塊(SAM) 505，與控制模塊的接口 506，電源507，控制模塊508。
[0079]所述射頻發(fā)射模塊502按照DSRC協(xié)議向檢測(cè)區(qū)域的OBU發(fā)射BST信號(hào)，射頻接收模塊501接收所述多個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，由數(shù)據(jù)處理模塊504生成每個(gè)OBU對(duì)應(yīng)的下行數(shù)據(jù)幀，時(shí)間控制模塊503將下行數(shù)據(jù)幀排列成下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，并計(jì)算隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)射時(shí)刻，所述射頻發(fā)射模塊502通過(guò)DSRC接口向檢測(cè)區(qū)域中的多個(gè)OBU發(fā)射所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中的下行數(shù)據(jù)幀，不同的OBU接收自己對(duì)應(yīng)的下行數(shù)據(jù)幀。其中，安全模塊505用于實(shí)現(xiàn)對(duì)OBU有效性的安全認(rèn)證，電源507用于向RSU的各個(gè)功能模塊進(jìn)行供電，控制模塊508用于多個(gè)RSU并排安裝時(shí)對(duì)相鄰RSU的重疊通信區(qū)域的下行信號(hào)進(jìn)行時(shí)分調(diào)度。
[0080]圖6和圖7給出了本發(fā)明的關(guān)鍵部分:RSU時(shí)分自適應(yīng)密集發(fā)射下行數(shù)據(jù)幀的時(shí)序圖。下面根據(jù)典型的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行具體描述。
[0081]場(chǎng)景1:當(dāng)RSU只與一個(gè)OBU交易時(shí)，本發(fā)明的一種典型交易數(shù)據(jù)幀邏輯順序如圖6所示。圖6中，BST的重發(fā)間隔為20ms，OBU返回VST之后，RSU將下發(fā)5個(gè)下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀完成交易，如圖6中DLl?DL5表示，OBU分別返回5個(gè)對(duì)應(yīng)的上行數(shù)據(jù)幀，如圖6中VST和ULl?UL4表示。詳細(xì)流程為:RSU收到VST時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊生成DL1，并根據(jù)其數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度和保護(hù)時(shí)隙時(shí)間確定重發(fā)周期，本實(shí)施例中DLl的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為1.8ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms,DLl的重發(fā)周期為2ms ;收到OBU返回的ULl之后，RSU組織DL2，本實(shí)施例中DL2幀長(zhǎng)度為1.8ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms，DL2的重發(fā)周期為2ms ;圖6中，DL3幀發(fā)送了一次OBU即返回UL3幀，不需要再次重發(fā)；DL4幀長(zhǎng)度為1.3ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms, DL4的重發(fā)周期為1.5ms ；DL5的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為0.8ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms, DL5的重發(fā)周期為1ms。RSU發(fā)送DL5之后，本次交易結(jié)束，RSU繼續(xù)發(fā)送周期性的BST信號(hào)。
[0082]從圖6中可以看出，本發(fā)明的RSU下行繼續(xù)交易的數(shù)據(jù)幀重發(fā)時(shí)間間隔從現(xiàn)有系統(tǒng)的IOms縮短為2ms左右，使得整體交易時(shí)間小于圖1所示的已有系統(tǒng)的交易時(shí)間。
[0083]場(chǎng)景2:當(dāng)RSU同時(shí)與多個(gè)OBU進(jìn)行通信時(shí)，一種典型的交易數(shù)據(jù)幀處理流程如圖7所示。
[0084]實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)車輛行駛速度較高如超過(guò)80km/h時(shí)，一個(gè)RSU的通信區(qū)域一般只有一個(gè)OBU ;在擁堵情況下，10米長(zhǎng)的RSU縱向通信區(qū)域內(nèi)一般車輛數(shù)不超過(guò)3個(gè)，因此，本實(shí)施例選擇與RSU進(jìn)行并發(fā)通信的OBU個(gè)數(shù)為3，分別用0BU1、0BU2、0BU3表示。
[0085]圖7中，BST的重發(fā)間隔為20ms，RSU向OBUl發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀分別為DLl-1?DL5-1，向0BU2發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀分別為DL1-2?DL5-2，向0BU3發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀分別為DL1-3?DL5-3。RSU與每個(gè)OBU的交易流程與單個(gè)OBU相同，差異在于其下行數(shù)據(jù)幀的排列和發(fā)射時(shí)間。下面按照時(shí)間順序，描述圖7中的ETC通信時(shí)序:
[0086](I)在t0時(shí)刻之前，只有OBUl返回VST，RSU收到后，向OBUl發(fā)送DL1-1，DLl-1的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為1.8ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms, DLl-1的重發(fā)周期為2ms (在本例中重發(fā)2次)；此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中只有DLl-1 ；
[0087](2) t0時(shí)刻為20ms的BST周期，插入BST信號(hào)；0BU1在t0時(shí)刻返回ULl，RSU收到后組織DL2-1，本實(shí)施例中DL2-1幀長(zhǎng)度為1.8ms，幀間保護(hù)間隔為0.2ms, DL2-1的重發(fā)周期為2ms (在本例中重發(fā)4次)；此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中只有DL2-1 ；
[0088](3)在tl時(shí)刻，0BU3返回VST，OBUl返回UL2，RSU接收處理并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL3-1和DL1-3，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DL3-1和DL1-3，隊(duì)列發(fā)送完畢后已超過(guò)BST的重發(fā)周期20ms (對(duì)應(yīng)t2時(shí)刻)，因此插入BST信號(hào)，該BST的發(fā)射時(shí)間比20ms周期略有延遲；之后未收到上行響應(yīng)信號(hào)，RSU將隊(duì)列中的DL3-1和DL1-3各重發(fā)I次；
[0089](4)在t3時(shí)刻，OBUl返回UL3信號(hào)，RSU接收并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL4-1，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DL4-1和DL1-3 ；自UL3之后至t4時(shí)刻之前，DL4-1和DL1-3各重發(fā)I次；
[0090](5)在t4時(shí)刻，OBUl返回UL4信號(hào)，RSU接收并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL5-1，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DL5-1和DL1-3 ；
[0091](6)在t5時(shí)刻，未有下行數(shù)據(jù)幀信號(hào)發(fā)送，且恰好是BST的重發(fā)時(shí)刻，則先插入BST信號(hào)；此時(shí)已收到0BU2返回的VST信號(hào)和0BU3返回的ULl信號(hào)，RSU接收并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL1-2、DL2-3，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DLl-2、DL2-3 ；
[0092](7)在t6時(shí)刻，0BU3已返回UL2信號(hào)，RSU接收并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL3-3，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DL3-3、DL1-2，未接到OBU的響應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，DL3-3和DL1-2間隔重發(fā)；[0093](8)在t7時(shí)刻，0BU2已返回ULl信號(hào)，RSU接收并生成新的繼續(xù)交易下行數(shù)據(jù)幀DL2-2，RSU重新組織下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，此時(shí)RSU的時(shí)間控制模塊的幀隊(duì)列中有DL3-3、DL2-2。
[0094]t7時(shí)刻后，RSU按照上述規(guī)則，進(jìn)行后續(xù)的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列和BST的排序和發(fā)射，不再贅述。
[0095]在上述通信過(guò)程中，在t0時(shí)刻，RSU的下行BST和OBUl的上行數(shù)據(jù)幀在時(shí)窗上重疊，由于RSU的接收模塊和發(fā)射模塊分離工作，且OBU和RSU的工作頻段不同，因此信號(hào)收發(fā)互不干擾；在tl時(shí)刻，0BU-1和0BU-3的上行信號(hào)在時(shí)窗上重疊，RSU的接收模塊通過(guò)相控陣/多波束技術(shù)實(shí)現(xiàn)空分接收。
[0096]從圖7及其說(shuō)明可知，本發(fā)明可以有效解決DSRC協(xié)議層面上OBU上行數(shù)據(jù)返回時(shí)間不可預(yù)計(jì)帶來(lái)的現(xiàn)有RSU不支持多個(gè)OBU同時(shí)、同頻并發(fā)交易的問(wèn)題，而密集發(fā)送則保證了鏈路時(shí)窗的有效利用。
[0097]多車道應(yīng)用:圖8所示為多車道并排安裝5個(gè)RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，為達(dá)到通信區(qū)域的無(wú)縫覆蓋，保證在車輛并道、變道時(shí)還能夠完成收費(fèi)交易，任意相鄰的兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域互有重疊。各RSU發(fā)送的數(shù)據(jù)幀由控制模塊508統(tǒng)一控制，以時(shí)分的方式密集發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀，主要目的是為了避免有重疊通信區(qū)域的兩個(gè)相鄰RSU同時(shí)發(fā)送下行數(shù)據(jù)導(dǎo)致OBU無(wú)法正確接收的問(wèn)題。即對(duì)于有重疊通信區(qū)域的相鄰RSU，需由控制模塊將兩個(gè)RSU的待發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列進(jìn)行時(shí)分密集發(fā)送。
[0098]在此，將五個(gè)RSU分為兩組，RSU-1、RSU-3、RSU-5為第一組，RSU-2、RSU-4為第二組。當(dāng)沒(méi)有車輛進(jìn)入時(shí)，一、二兩組天線交替發(fā)射BST，發(fā)射時(shí)窗互不重疊，組內(nèi)RSU發(fā)射BST時(shí)刻相同。例如BST發(fā)射周期為20ms時(shí)，第一組RSU發(fā)射IOms之后第二組RSU發(fā)射BST信號(hào)。
[0099]收到OBU的返回上行信號(hào)后，由控制模塊508根據(jù)相控陣/多波束天線對(duì)OBU的定位信息，指定對(duì)應(yīng)位置的RSU向該OBU發(fā)射下行數(shù)據(jù)幀。各個(gè)RSU發(fā)送的數(shù)據(jù)幀由RSU控制器統(tǒng)一進(jìn)行控制，以時(shí)分的方式密集發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀。如果:
[0100](I)待發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中，指定的一個(gè)或者多個(gè)RSU不相鄰，則各RSU將控制模塊指定的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列獨(dú)立發(fā)送，發(fā)送方法和上述時(shí)分密集發(fā)送方法相同。
[0101](2)待發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中，指定的2個(gè)或以上的RSU存在重疊通信區(qū)域，則存在重疊通信區(qū)域的相鄰RSU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列須合并到一起，進(jìn)行時(shí)分密集發(fā)送，發(fā)送方法和上述時(shí)分密集發(fā)送方法相同。
[0102]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。
[0103]本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。
[0104]這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。
[0105]這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。
[0106]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，其特征在于包括， 路側(cè)單元RSU周期性的廣播BST信號(hào)，并接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀； 根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)與OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀； 根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成針對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列； 向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，其特征在于，根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成與復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀中進(jìn)一步包括，如果RSU在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，則立即生成針對(duì)于該OBU的重發(fā)下行數(shù)據(jù)幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，其特征在于，RSU的射頻接收和射頻發(fā)射模塊分離工作，接收模塊連續(xù)接收通信區(qū)域內(nèi)的所有上行信號(hào)，發(fā)射模塊根據(jù)時(shí)間控制模塊的處理結(jié)果時(shí)分發(fā)射BST信號(hào)和與不同OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，其特征在于，時(shí)間控制模塊根據(jù)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間，以及生成的所述繼續(xù)通信下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、幀間保護(hù)時(shí)隙，確 定所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)并發(fā)交易方法，其特征在于，對(duì)于多車道收費(fèi)斷面并排安裝多個(gè)RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的相鄰兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域有重疊部分時(shí)，相鄰RSU發(fā)送的下行數(shù)據(jù)幀時(shí)刻由控制模塊采用時(shí)分方式進(jìn)行分配。
6.一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，其特征在于包括， 射頻發(fā)射模塊，用于周期性的廣播BST信號(hào)； 射頻接收模塊，用于接收檢測(cè)區(qū)域中復(fù)數(shù)個(gè)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀； 數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)所述上行數(shù)據(jù)幀生成復(fù)數(shù)個(gè)OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀； 時(shí)間控制模塊，用于根據(jù)所述繼續(xù)通信的數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、優(yōu)先級(jí)、幀間保護(hù)時(shí)隙，生成針對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)OBU的下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，并確定隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻； 所述射頻發(fā)射模塊向所述復(fù)數(shù)個(gè)OBU發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊判斷如果RSU在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀，則立即生成針對(duì)于該OBU的重發(fā)下行數(shù)據(jù)幀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，其特征在于，所述RSU的射頻接收和射頻發(fā)射模塊分離工作，接收模塊連續(xù)接收通信區(qū)域內(nèi)的所有上行信號(hào)，發(fā)射模塊根據(jù)時(shí)間控制模塊的處理結(jié)果時(shí)分發(fā)射BST信號(hào)和與不同OBU繼續(xù)通信的下行數(shù)據(jù)幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，其特征在于，所述時(shí)間控制模塊根據(jù)OBU返回的上行數(shù)據(jù)幀的時(shí)間，以及生成的所述繼續(xù)通信下行數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度、幀間保護(hù)時(shí)隙，確定所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列中各下行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送時(shí)刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于DSRC協(xié)議的ETC系統(tǒng)路側(cè)單元，其特征在于，還包括一控制模塊，對(duì)于多車道收費(fèi)斷面并排安裝多個(gè)RSU的應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)送所述下行數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的相鄰兩個(gè)RSU之間的通信區(qū)域有重疊部分時(shí)，相鄰RSU發(fā)送的下行繼續(xù)交易數(shù)據(jù)幀時(shí)刻由控制模塊采用時(shí)分 方式進(jìn)行分配。
【文檔編號(hào)】G07B15/06GK104021595SQ201410238811
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】張北海, 薛金銀, 桂杰, 李全發(fā), 王占軍, 尤鑫, 逯靜輝, 高文寶, 張翔 申請(qǐng)人:北京速通科技有限公司