[发明专利]高速公路中使用的远程有源射频识别装置的通信控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信控制方式，尤其是涉及高速公路无线路径识别与流量监测系统中的无线通讯控制方法，具体是一种高速公路中使用的远程有源射频识别装置的通信控制方法。

背景技术

随着我国高速公路网的逐渐形成，高速公路纵横交错、四通八达，给公路运输提供了非常多的路径选择，有利于分散交通量，缓解交通压力，但同时也给交通管理带来很多困难，其中最突出的是路径判断问题。目前，我国大部分省份已经实施联网收费，我国高速公路联网收费一般采用封闭式收费制式。封闭式收费根据车辆类别和行驶里程数收取通行费，如果车辆行驶路径不能唯一确定，则车辆行驶里程数就不能确定，通行费也就不能确定。同时，由于缺乏第一手的车流量统计数据，管理部门无法有针对性地进行交通控制与疏导，交通堵塞现象难以通过管理和控制得到解决。

实施高速公路车辆路径识别，可以有效解决在高速路联网收费过程中如何收费、如何拆分的问题。同时，对各个关键路段的车辆进行精确流量监测，做到实时可控的目的。再进一步，在路径标识站具有一定规模的条件下，可以实现车辆定位，紧急救援等功能，全面提升高速公路的服务水平。

高速公路车辆路径识别系统是一种基于无线射频技术的高速公路车辆行驶路径识别和车流量监控系统。应用主动式无线射频标签(RFID)技术，实现车辆在高速公路各路段的精确识别，向高速公路收费系统提供收费依据，同时路经识别站将收集到的信息及时传输至后台服务系统，达到提供各路段的车流状况等附加信息的作用。为了达到上述的目的，目前已开发的系统包括以下部分：信息服务中心、专用通信网络、一定数量的无线路径标识站、大量的无线车辆识别卡、收费站综合读卡器及终端、识别卡充电箱、识别卡储存箱等设备。

一定数量的无线路径标识站和大量的无线车辆识别卡构成了远程有源射频识别装置。实际使用中，在所有路叉口，即所谓的发生二义性的高速公路段指定地点和其他流量统计点安装“无线路径标识站”，对来往车辆进行监测识别。当车辆进入高速公路收费口时，车辆司机会收到一个“无线车辆识别卡”，该卡内存储有高速公路入口信息和自身编号。司机把识别卡放到车内，当车辆距离无线路径标识站一定距离时，识别卡首先被唤醒。在识别卡内单片机的控制下，该识别卡会把卡内的信息发送给路径标识站，同时也记录路径标识站编号、当前时间等信息。当车辆被路径标识站确认后，自动进入休眠状态。路径标识站把读取到的识别卡的相关信息通过高速路专网发送到信息服务中心的系统服务器上，从而实现车流量的统计功能。当车辆驶出高速公路收费口时，通过识别卡中记录的路径信息或者车辆所经过的路径标识站所发回的信息得出本车辆实际经过的高速公路的详细路径，从而达到精确识别并准确拆分的目的。

由于以下的原因，目前应用的远程有源射频识别装置中无线车辆识别卡与无线路径标识站之间采用的通讯方式为单向通信模式：

1、如果采用单向通信方式，即只有路径标识站向无线车辆识别卡发送，那么，虽然车辆行驶很快，而路边识别站的辐射范围也总是有限，但总是可以通过加大路径标识站的无线发射功率来增大此范围，使无线车辆识别卡在较大的范围内可靠接收到其广播的数据并记录在卡内，相对比较容易实现。

2、为了实现双向通信，就不能单纯提高某一方的通信能力。由于无线车辆识别卡需要长时间待机工作，因此要求发射和工作时的功耗极低，也由此决定了其发射功率十分有限。同时，受到国家无线电管理委员会的条件限制，其功率也只能在某个限制以内，发射距离十分受限。因此，两者可以有效双向通信的距离很短，也因此时间很短暂，造成该技术在此应用中的实际困难。

3、为了使路径标识站能够在多辆车同时通过时的短暂时间段内获取所有车辆中无线车辆识别卡的回传信息，对无线车辆识别卡的发射功率、功耗、以及多卡同时回传时的避碰技术、与路径标识站间的确认模式提出很高要求。传统通信理论中的确认技术、避碰技术在该应用中由于受到通信时间窗口极短的条件限制，无法直接采用。以TCP/IP技术为例，传统的收发确认机制可以多次进行，从而增强容错能力和可靠性，并能够进行信息的验证。但是，在高速公路的使用中，由于时间有限，该方法不能简单复制。而传统的避碰机制一般是按照2的幂次方的方式逐渐延长退避时间来进行退避，直至数据通信成功为止。但由于目前路径标识站的广播数据是以一定的间隔规律性的发送，并不能在2的幂次方时留出时间来接收，因此该方法不能直接应用。由于时间非常有限，2的幂次方的时延不适合。