CN112672319A - 一种融合etc功能的路测系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及路测设备通讯技术领域，公开了一种融合ETC功能的路测系统及设备，包括主控单元，所述主控单元包括处理模块以及与处理模块连接的V2X模块和安全加密模块，所述主控单元还包括有接口模块，所述接口模块用于连接ETC收发单元，所述ETC收发单元包括依次连接的ETC射频模块、耦合模块和5.8G天线阵列；该主控单元与ETC收发单元通过板级插接的安装设计，操作灵活，主控单元可以单独的实现V2X设备功能，也可以通过板级插接ETC收发单元实现ETC的功能设计，使得产品具有多元化的设计结合，既能实现人车路协同的V2X功能，也能实现与车载OBU终端的ETC功能，满足了人们对道路信息及道路安全的多样化需求。
Description
技术领域
本发明涉及路测设备通讯技术领域，具体涉及一种融合ETC功能的路测系统及设备。
背景技术
目前，不停车收费系统(ETC)是世界上最先进的收费方式，它通过安装在车辆挡风玻璃上的OBU(On board Unit，车载电子标签)与收费站ETC车道上的RSU(Road Side Unit，路侧单元)之间进行微波通讯，并利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过收费站不需停车就能交纳费用的目的,由于国家层面的大力支持，使得ETC终端OBU的安装也越来越多。
V2X(Vehicle to Everything，车与外界信息的交换)是指车与外界信息的一切交换，它可以把周围的基础设施与外部的人、车、路协同起来，实现道路的安全控制，提高道路智能交通管理效率，是实现智慧城市及智慧交通的关键技术。
然而在现有的实际使用中，由于前期大都单独设置V2X路测设备以及ETC装置，将二者有效结合后使用技术不成熟，实际使用不灵活，且在供电、数据传输安全性等方面还存在问题，需要进一步改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种融合ETC功能的路测系统及设备。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种融合ETC功能的路测系统，包括主控单元，所述主控单元包括处理模块以及与处理模块连接的V2X模块和安全加密模块，所述主控单元还包括有接口模块，所述接口模块用于连接ETC收发单元，所述ETC收发单元包括依次连接的ETC射频模块、耦合模块和5.8G天线阵列。
在本发明中，优选的，所述ETC收发单元与所述接口模块通过板级插接方式连接。
在本发明中，优选的，所述安全加密模块包括V2X硬件加密组和ETC加密组，分别针对V2X模块和ETC射频模块传输的数据进行加密。
在本发明中，优选的，所述处理模块与所述接口模块之间通过基带处理模块连接，所述基带处理模块用于对ETC射频模块与处理模块之间的数据转换。
在本发明中，优选的，所述ETC射频模块包括前向链路、反向链路和开关电路，所述前向链路中包括依次连接的PLL电路、调制电路、滤波电路、驱动放大电路和功率放大电路，所述反向链路包括滤波电路和解调电路，所述功率放大电路与解调电路与开关电路连接，所述开关电路与所述5.8G天线阵列连接。
在本发明中，优选的，所述主控单元还包括有电源模块，所述电源模块包括AC/DC供电组、DC/DC供电组、POE供电组。
在本发明中，优选的，所述主控单元还连接有天线模块，所述V2X模块与所述天线模块连接。
在本发明中，优选的，所述主控单元还包括有无线传输模块，所述无线传输模块与所述处理模块通过USB接口方式连接，同时外部连接所述天线模块。
一种融合ETC功能的路测设备，包括V2X主控制板、ETC射频板、5.8G天线阵列，所述ETC射频板与所述V2X主控制板通过板级插接方式连接，所述5.8G天线阵列通过TNC接口连接有耦合器板，所述耦合器板另一端通过线缆连接ETC射频板，所述V2X主控制板上固定有所述主控单元，所述ETC射频板上固定有所述ETC射频模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的主控单元与ETC收发单元通过板级插接的安装设计，操作灵活，主控单元可以单独的实现V2X设备功能，也可以通过板级插接ETC收发单元实现ETC的功能设计，使得路测设备具有多元化的设计结合，既能实现人车路协同的V2X功能，也能实现与车载OBU终端的ETC功能，满足了人们对道路信息及道路安全的多样化需求；ETC收发单元配置不同的加密模式，实现对数据的加密，保证了数据的安全性；主控单元设置有安全加密模块，通过针对V2X模块以及设置有多种供电方式，灵活性高，可以根据实际客户环境的需要，选择不同的电源供电方式；采用无线传输和有线传输相结合的方式，无线传输可以支持4G传输模式，有线传输支持千兆/百兆传输方式，极大的满足了不同应用场景下设备的使用。
附图说明
图1为本发明所述的一种融合ETC功能的路测系统的结构框图。
图2为本发明所述的一种融合ETC功能的路测系统的ETC收发单元的结构框图。
图3为本发明所述的一种融合ETC功能的路测设备的ETC射频板和5.8G天线阵列连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1和图2，本发明一较佳实施方式提供一种融合ETC功能的路测系统，主要用于实现人车路协同的V2X功能基础的同时，又能实现与车载OBU终端的ETC通讯功能，通过板级插接ETC射频板，可以更很好地实现与OBU之间的微波通讯，灵活性高；且针对V2X数据通讯与ETC数据通讯分别设置加密模块，对交互的数据进行加密，从而保证数据传输的安全性；并且通过增设电源模块，多种供电方式保证了系统的正常运行；主要包括主控单元，主控单元包括处理模块以及与处理模块连接的V2X模块和安全加密模块，主控单元还包括有接口模块，接口模块用于连接ETC收发单元，ETC收发单元包括依次连接的ETC射频模块、耦合模块和5.8G天线阵列。
进一步的，处理模块采用ARM Coretex-A9四核开发平台，属于集成化的CPU小系统，4个
CortexTM-A9内核，内部存储资源及接口资源丰富，可以满足产品的性能要求；V2X模块主要采用GM556A系列模块，用于完成C-V2X通讯功能，支持Band 47(5855–5925MHz)，Band 46D(5725–5826MHz)数据通讯，通过PC5接口支持C-V2X功能，用于车辆对车辆(V2V)、车辆对行人(V2P)和车辆对基础设施(V2I)应用数据传输，同时V2X模块内部还包括北斗导航模块，可以实现系统的定位；安全加密模块主要用于将处理模块发送的数据进行加密处理后返回给处理模块，主控单元通过接口模块采用板级插接方式连接ETC收发单元，ETC收发单元用于实现与车辆上的OBU的数据交互，其中ETC射频模块用于交互数据的处理，耦合模块连接在ETC射频模块与5.8G天线阵列之间，减小信号的干扰，5.8G天线阵列用于实现与OBU信号的交互，通过在实现路测功能的主控单元连接ETC收发单元，既能实现人车路协同的V2X功能又能实现车载OBU终端的ETC功能，满足了人们对道路信息及道路安全的多样化需求；且通过板级插接的安装设计，操作灵活，主控板主控单元可以单独的实现V2X设备功能，也可以通过板级插接连接ETC收发单元以实现ETC的功能设计，使得产品具有多元化的设计。
在本实施方式中，安全加密模块包括V2X硬件加密组和ETC加密组，分别针对V2X模块和ETC射频模块传输的数据进行加密。
具体的，V2X硬件加密组主要采用V2X硬件加密模式对V2X交互数据进行加密，ETC加密组采用ESAM加密模式对ETC交互数据进行加密，通过两种模式的加密对不同的数据分别进行加密，保证了数据的安全性。
在本实施方式中，处理模块与接口模块之间通过基带处理模块连接，基带处理模块用于对ETC射频模块与处理模块之间的数据转换，具体为进行MAC层和协议层的数据处理及对ETC射频模块的控制，它通过PCIE接口与所述处理器单元进行板级通信，且基带处理模块与接口模块之间还连接ADC/DAC数据转换模块。
在本实施方式中，ETC射频模块包括前向链路、反向链路和开关电路，前向链路中包括依次连接的PLL电路、调制电路、滤波电路、驱动放大电路和功率放大电路，反向链路包括滤波电路和解调电路，功率放大电路与解调电路与开关电路连接，开关电路与5.8G天线阵列连接。
具体的，ETC射频模块采用BK5822系列的射频芯片，基带处理模块输出的信号通过接口模块接入PLL电路，PLL电路对输入信号频率进行跟踪，使得进入调制电路的信号与基带处理模块输出的保持一致，调制电路将输入的信号调制为中频信号，然后经过滤波电路滤波，驱动放大电路和功率放大电路对信号的幅值进行放大后输出给开关电路，开关电路控制5.8G天线阵列将信号转换为电磁波辐射出去，由OBU终端接收；当OBU终端发出电磁波信号时，由5.8G天线阵列进行接收，转换为电信号后通过开关电路传递给滤波电路，滤波电路将无用的信号滤除掉，接着由解调器进行信号解调后通过ADC/DAC数据转换模块传入基带处理模块，基带处理模块再将数据进行处理后传递给处理模块，完成主控单位对ETC信号的接收和识别。
在本实施方式中，主控单元还包括有电源模块，电源模块包括AC/DC供电组、DC/DC供电组、POE供电组。
具体的，AC/DC供电组连接220V市电，并将220V市电转换为28V、24V和12V直流电提供给整个系统供电，输出电压稳定、纹波小，电压模块安全性能高；DC/DC供电组将28V转换为5V和3.3V提供给主控单元供电，POE供电组通过网口连接网线，传输数据信号的同时，还能提供直流供电，保证设备供电完整，使得电源供电方式灵活性高，可以依据实际环境的需要，选择不同的电源供电组对本系统进行供电。
在本实施方式中，主控单元还连接有天线模块，V2X模块与天线模块连接。
具体的，天线模块依据需求设置有五组，V2X模块外部同时连接有第一天线、第二天线和第三天线，其中第一天线工作方式是收发共用模式，第二天线的工作方式是接收模式，第三天线的工作方式是支持GNSS定位功能。
在本实施方式中，主控单元还包括有无线传输模块，无线传输模块与处理模块通过USB接口方式连接，同时外部连接天线模块。
具体的，无线传输模块为GM552A模块，主要完成4G通讯功能，主要用于实现LTE蜂窝通讯和LTE-V标准中的蜂窝通信，无线传输模块通过USB接口的方式连接到处理器，同时外部连接第四天线和第五天线，其中第四天线的工作方式是收发共用模式，第五天线的工作方式是只接收模式，从而保证同一时段数据交互的实时性。
请参见图3，本发明另一较佳实施方式提供一种融合ETC功能的路测设备，包括V2X主控制板、ETC射频板、5.8G天线阵列，ETC射频板与V2X主控制板通过板级插接方式连接，V2X主控制板上固定有主控单元，ETC射频板上固定有ETC射频模块。
具体的，ETC射频板与V2X主控制板通过板级插接方式连接，5.8G天线阵列通过TNC接口连接有耦合器板，耦合器板另一端通过线缆连接ETC射频板，在V2X主控制板上固定有主控单元，其中处理模块与V2X模块、基带处理模块通过PCIE总线连接，与无线传输模块通过USB接口连接，与安全加密模块通过SPI接口连接，处理模块的外部通讯接口采用千兆以太网接口和USB接口。
工作原理：
在V2X主控制板上通过板级插接方式连接ETC射频板，将主控单元与ETC收发单元进行融合，主控单元通过内部的V2X模块、处理模块和天线模块共同实现V2X的人、车、路协同数据交互，ETC收发单元与处理模块通过ADC/DAC数据转换模块和基带处理模块连接，ETC收发单元内的天线阵列接收OBU终端的信号然后经过耦合模块、ETC射频模块发送到ADC/DAC数据转换模块，进行数据转换后再由基带处理模块进行MAC层和协议层的数据处理，最终传递给处理模块，同时处理模块经过安全加密模块进行加密，保证了数据的安全存储，反过来处理模块将数据通过ETC收发单元进行发送，使得系统同时具备ETC和V2X功能，满足了人们对道路信息及道路安全的多样化需求。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (9)
1.一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，包括主控单元，所述主控单元包括处理模块以及与处理模块连接的V2X模块和安全加密模块，所述主控单元还包括有接口模块，所述接口模块用于连接ETC收发单元，所述ETC收发单元包括依次连接的ETC射频模块、耦合模块和5.8G天线阵列。
2.根据权利要求1所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述ETC收发单元与所述接口模块通过板级插接方式连接。
3.根据权利要求2所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述安全加密模块包括V2X硬件加密组和ETC加密组，分别针对V2X模块和ETC射频模块传输的数据进行加密。
4.根据权利要求1所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述处理模块与所述接口模块之间通过基带处理模块连接，所述基带处理模块用于对ETC射频模块与处理模块之间的数据转换。
5.根据权利要求1所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述ETC射频模块包括前向链路、反向链路和开关电路，所述前向链路中包括依次连接的PLL电路、调制电路、滤波电路、驱动放大电路和功率放大电路，所述反向链路包括滤波电路和解调电路，所述功率放大电路与解调电路与开关电路连接，所述开关电路与所述5.8G天线阵列连接。
6.根据权利要求1所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述主控单元还包括有电源模块，所述电源模块包括AC/DC供电组、DC/DC供电组、POE供电组。
7.根据权利要求1所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述主控单元还连接有天线模块，所述V2X模块与所述天线模块连接。
8.根据权利要求7所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，所述主控单元还包括有无线传输模块，所述无线传输模块与所述处理模块通过USB接口方式连接，同时外部连接所述天线模块。
9.一种融合ETC功能的路测设备，基于权利要求1-8任意一项所述的一种融合ETC功能的路测系统，其特征在于，包括V2X主控制板、ETC射频板、5.8G天线阵列，所述ETC射频板与所述V2X主控制板通过板级插接方式连接，所述5.8G天线阵列通过TNC接口连接有耦合器板，所述耦合器板另一端通过线缆连接ETC射频板，所述V2X主控制板上固定有所述主控单元，所述ETC射频板上固定有所述ETC射频模块。
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