[发明专利]一种电子车辆收费系统及其收费方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子车辆收费技术，特别涉及电子车辆收费系统中降低车载 台静态功率的技术。

背景技术

随着高速公路和智能交通事业的高速发展，传统的人工收费系统越来越 不能满足人们对于高速公路收费快速准确节能安全的要求。新一代的电子车 辆收费系统正在逐渐发展起来。它以快速准确节能安全受到人们的喜爱，并 逐渐占据了市场。

在中国这种被称为ETC(Electronic Toll Collection，电子车辆收费)的 系统近几年才逐渐开始被应用。2007年，国家制定了基于5.8GHzDSRC (Dedicated Short Range Communication，专用短程通信技术)系统的国 家标准。随后北京、上海等地的高速公路开始逐渐推广应用。

类似的车辆自动收费系统还被应用在城市的自由流交通管理以及停车 场收费等方面，其应用前景还在不断的扩大之中。

在ETC系统中，车载台(On board Unit，OBU)的低功耗设计是一个 非常重要的问题，它直接关系到在电池供电的情况下，车载台可以使用多少 年而不用更换电池。比如，在2007年制定的国标高速公路的ETC系统中， OBU被要求在仅仅依靠电池且不更换的情况下，连续使用5年以上。

首先请参看图1，图1是一个现有ETC系统的结构示意图，在图1中， 一个ETC系统一般包括路边站(Road Side Unit，RSU)和随车装的车载台。

当汽车没有驶入RSU天线的有效覆盖区，OBU处在不做交易的情况下， 其大部分电路都在休眠状态已达到省电的目的。但它的唤醒电路却是一直在 工作的，这时的电流为静态电流，一般为几微安到几十微安。一般来说，OBU 的唤醒电路必需随时处于工作状态，这样才能在需要交易时及时将整个装置 唤醒，来完成交易。交易的时间过长或唤醒延迟，可能导致装有车载台的车 辆来不及进行交易，需要减速行使才能成功完成交易，顺利通过收费站。

在收费站，对应于车载台OBU的装置叫做路边站。RSU发射唤醒信 号。一般为加或不加调制的载波。当然也可以是其它频率的其它信号。OBU 的唤醒电路一旦检测到唤醒信号就会让整个OBU醒来。在目前的系统中， 唤醒信号一般不是连续发射的。而是发一段，停一段。比如在国标ETC系统 中，唤醒信号为14KHz的方波，每次发15-17个周期，再停下来，再发，其 周期为10毫秒到40毫秒。而OBU的检测电路则是连续工作的。比如，当 车速为每小时90公里时，跨过10米有信号交易区的时间为400毫秒。唤醒 电路做连续检测可以保证OBU有充足的时间交易。

当OBU处于工作状态时(与RSU通讯做交易时)，其工作电流可以达 到50-100毫安甚至更高。假设其平均工作电流为100毫安，每次交易需要 2.4秒，每天要做8此交易，则每年需要的电量是192毫安时。再假设OBU 的静态电流为20微安，那每天需要的电量是0.48毫安时，一年是173毫安 时，两项加起来大约是每年365毫安时，这样，一个1200毫安时的电池只 能用不到4年。

目前的解决方法不外以下几种：(1)使用2400毫安时或更大容量的电 池，这当然是加大了OBU的体积和成本，而且对于一些更频繁使用OBU 的用户，可能最终电量还是不够；(2)使用太阳能电池板进行充电，也是 增加了成本和体积，更重要的是，太阳能电池板的质量可能影响其有效工作 时间，在5年内很可能要做一次替换；(3)改进OBU的电路设计，以进 一步减少耗电，但能这样做的空间是很有限的，需要增加的成本可能使这些 努力显的得不偿失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电子车辆收费系统，这种电子车 辆收费系统可以降低车载台功耗，延长电池使用时间。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：路边站向收费 区域连续地发射唤醒车载台进行收费交易的信号，车载台周期性地检测是否 接收到路边站发出的唤醒信号，车载台被唤醒后与路边站交互信息完成收费 交易，其中，车载台的检测周期与交易所需时间之和应小于车辆以收费路段 规定最高速度通过路边站有效信号发射范围的所需的时间。

其中，车载台的检测周期是20毫秒，其中工作4毫秒，其余16毫秒休 息。