[发明专利]基于WLAN的ETC系统车载单元的节能方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于高速公路或城市道路电子不停车收费系统(ETC)中车载单元(OBU)的节能方法及装置，尤其涉及一种基于无线局域网(WLAN)的电子不停车收费系统中车载单元的节能方法及装置。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，不断增长的汽车保有量与有限的道路面积的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，除了大力修建道路之外，提高现有道路的利用效率也是重要的一环。在这一背景下，智能交通系统日益成为当今世界研究发展的热点。

电子不停车收费系统(ETC)及其技术是智能交通系统的重要组成部分，它是解决收费道路上交通拥挤、堵塞和其它弊端、提高现有道路运行安全和效率的重要技术手段。车载单元(OBU)作为ETC系统的重要组成部分，对整个ETC系统的正常运行和性能的可靠保证起着至关重要的作用，其通过与公路或者城市道路一侧的路边单元(RSU)进行通信，来实现对于行驶在公路或者城市道路上的车辆进行不停车收费，从而允许车辆高速通过，大大提高公路或者城市道路的通行能力。

现有ETC系统中的车载单元采用的实现技术为基于5.8GHz频段的射频识别技术(RFID)，车载单元为一个无源的或者低功耗的车载电子标签，由于是无源标签或者是低功耗的标签，所以使用寿命可达5年左右。但是该车载单元发射的通信信号能量非常微弱，抗干扰性很差，使得车载单元与路边单元的通信距离仅为10m，而且车载单元所支持的车辆通行速度也仅在30km/h以下。这一车辆通行速度对于缓解高速公路或者城市道路自由流车辆的通行压力来说，显然是杯水车薪。

为了缓解这种压力，还有人发明了一种基于WLAN的ETC系统，其结构如图1所示，其车载单元由无线网卡、电源组成，无线网卡包括天馈单元、RF处理单元、基带处理单元，其利用WLAN技术将数据存储单元的通过无线网卡与路边单元进行数据交互，来进行交费。基于WLAN的ETC系统车载单元具有支持高移动速率(最高车速可达180km/h)、支持更多用户多址通信(可同时接入60个用户车辆)、支持更远距离通信(100m以上)以及高效率(高信息传输速率及高工作效率)、功能完备、性能指标优良的特点。

还有一种如图2所示，包括天馈单元、RF处理单元(射频处理单元)、中央处理单元(CPU)、电源单元、基带处理单元(BBP)和MAC层协议处理单元。其中，车载单元安装在车辆前挡风玻璃内侧，通过与路边单元建立通信来交换数据信息，从而完成对行驶在公路或者城市道路上的车辆进行不停车收费交易，车载单元的无线网卡包括MAC层协议处理单元、基带处理单元、射频处理单元和天馈单元。

中央处理单元用于控制和处理与其它功能模块交互的数据信息，并驱动无线网卡，将车辆及用户数据信息传输给MAC层协议处理单元。

电源单元用于为车载单元提供运行所必需的能量；电源单元及MAC层协议处理单元均直接连接到中央处理单元(CPU)，电源单元用于直接为CPU提供电能。

无线网卡的信号处理过程中，首先MAC层协议处理单元接收到CPU发送来的数据信息后，对数据信息进行编码处理，打包封装，添加包头，然后传送到基带处理单元，基带处理单元利用多个子载波对经过二进制移相键控调制处理的基带信号进行正交频分复用扩频处理，然后进行数模变换，之后将变换后的模拟信号传送给射频处理单元；在射频处理单元，对处理后的基带信号进行变频处理，然后经由天馈单元发射出去。

上述所述的天馈单元、RF处理单元(射频处理单元)、中央处理单元(CPU)、电源单元、基带处理单元(BBP)和MAC层协议处理单元都可以叫做是信号处理单元，由于车载单元的平均功率消耗为273mA，信号处理单元中耗能最大的就是RF处理单元(平均消耗为240mA)，其他总耗能有(33mA)。

以上两种装置由于该车载单元需要利用锂电池或者干电池供电，并且其平均功率消耗在900mW(因为车载单元的供电电压为3.3V，因此平均功率消耗也可表示为273mA)，因而，即便利用一个较大电量的电量达1400mAh的电池来对该车载单元供电，使其保持持续工作状态，该车载单元的使用寿命也仅为5.13个小时，这一性能指标显然无法满足车辆用户的要求。

发明内容

为了克服上述的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种基于WLAN的ETC系统车载单元的节能方法及装置，使得基于WLAN的ETC系统车载单元的使用寿命提高一个数量级，从而满足车辆用户的使用要求。