專利名稱：一種用于公路收費的彎道路側(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速公路的電子收費技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電子收費系統(tǒng)中的路側(cè)技術(shù)，具體的講是一種用于公路收費的彎道路側(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著高速公路電子收費系統(tǒng)(ETC :Electronic Toll Collection)的迅速發(fā)展，ETC應(yīng)用不斷增加，對ETC系統(tǒng)的高效穩(wěn)定等性能要求也在提高。如圖I所示，是現(xiàn)有ETC系統(tǒng)中路側(cè)裝置(RSU)通信區(qū)域圖。在圖I中，三個RSU (10a，10b，IOc)安裝在橫跨高速公 路的框架20上，三個RSU (10a，10b，IOc)所得到的通信區(qū)域是圖I中的橢圓區(qū)域。然而，現(xiàn)有的RSU及其通信區(qū)域均針對于直道(S卩，車道為直線)。而對于彎道(即，車道為弧線或折轉(zhuǎn)線)則無法進行路側(cè)通信及道路收費交易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種用于公路收費的彎道路側(cè)方法及裝置，以解決RSU的彎道通信問題。本發(fā)明的目的之一是，提供一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法，該方法包括根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域；根據(jù)有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y，z);向彎道發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；根據(jù)OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU (X。，y。，z。)；根據(jù)位置函數(shù)OBU (x。，y。，z。)和通信區(qū)域判定函數(shù)f (x，y, z)判斷OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，如果OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與OBU通信。本發(fā)明的目的之一是，提供一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)裝置，該裝置包括判定函數(shù)存儲單元，用于存儲RSU的彎道有效通信區(qū)域所對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f(x, y, z);信號發(fā)送接收單元，用于向公路發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；位置函數(shù)生成單元，用于根據(jù)OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU (x0, y0, Z0);通信建立單元，用于根據(jù)位置函數(shù)OBU (x。，y。，z0)和通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z)判斷OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，如果OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與OBU通信。本發(fā)明的目的之一是，提供一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)裝置，該裝置包括有效通信區(qū)域設(shè)定單元，用于根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域；判定函數(shù)生成單元，用于根據(jù)有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z);信號發(fā)送接收單元，用于向彎道發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；位置函數(shù)生成單元，用于根據(jù)OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU(Hztj);通信建立單元，用于根據(jù)位置函數(shù)OBU (x。，y。，z0)和通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z)判斷OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，如果OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與OBU通信。本發(fā)明的有益效果在于，通過確定彎道內(nèi)的不同幾何形狀的有效通信區(qū)域，使RSU實現(xiàn)對彎道上行駛的OBU進行通信，還可根據(jù)實際情況，隨時改變通信區(qū)域的形狀和大小，解決了 RSU在彎道中的通信問題，從而實現(xiàn)了 ETC系統(tǒng)的彎道收費交易。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)的電子收費系統(tǒng)的車道及通信區(qū)域示意圖； 圖2為本發(fā)明用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法流程圖；圖3為本發(fā)明電子收費系統(tǒng)的彎道及通信區(qū)域示意圖；圖4為本發(fā)明RSU通信區(qū)域控制流程圖；圖5為本發(fā)明矩形通信區(qū)域示意圖；圖6為本發(fā)明橢圓形通信區(qū)域示意圖；圖7為本發(fā)明環(huán)形通信區(qū)域示意圖；圖8為本發(fā)明雙矩形通信區(qū)域示意圖；圖9為本發(fā)明雙橢圓形通信區(qū)域示意圖；圖10為本發(fā)明長方體形通信區(qū)域示意圖；圖11為本發(fā)明球體形通信區(qū)域示意圖；圖12為本發(fā)明用于公路電子收費的路側(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖13為本發(fā)明采用DBF定位的RSU的電路原理框圖；圖14為本發(fā)明用于公路電子收費的路側(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖15為本發(fā)明采用相控陣定位的RSU的電路原理框圖；圖16為本發(fā)明彎道上RSU的環(huán)形通信區(qū)域示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例I如圖2所示，本實施例的用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法包括以下步驟根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域(步驟SlOl);根據(jù)有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)(步驟S102)，通信區(qū)域判定函數(shù)的表達式為f(x，y, z);向彎道發(fā)送廣播信號并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息(步驟S103);根據(jù)OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)(步驟S104)，OBU位置函數(shù)的表達式為OBU (x。，y。，z0);根據(jù)位置函數(shù)OBU (x。，y。，z0)和通信區(qū)域判定函數(shù)f (x，y, z)判斷OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，如果OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與OBU通信(步驟S105)。如圖3所示，本實施例的用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法采用數(shù)字合成方式，能實現(xiàn)任意形狀的通信區(qū)域，還可根據(jù)實際情況，隨時改變區(qū)域形狀和大小。可利用通信區(qū)域控制得到圖3中弧形通信區(qū)域，解決RSU的彎道通信問題。本實施例的用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法是建立在對OBU精確定位的基礎(chǔ)上的數(shù)字化通信區(qū)域控制方案?？蚣?00設(shè)置在彎道處，RSUlOOa和RSU IOOb設(shè)置在框架200上。RSUlOOa和RSU IOOb在彎道上形成弧形(或環(huán)形)有效通信區(qū)域。也可形成矩形、橢圓形等其他幾何形狀的有效通信區(qū)域。設(shè)有效通信區(qū)域判定函數(shù)為f (X，y, z) (I)
式(I)的函數(shù)可以是三維空間的函數(shù)，也可以是二維平面函數(shù)，還可以是一維直線函數(shù)，根據(jù)所要確定的有效通信區(qū)域而定。RSU采用無線電定位技術(shù)，求出OBU的位置函數(shù)為OBU(x0, y0, z0) (2)實現(xiàn)OBU精確定位的方法很多種，主要包括是基于信號強度的定位、基于時間測量的定位和基于方向角測量的定位。將OBU坐標代入判定函數(shù)f(x，y，z)函數(shù)中，判斷f (x。，y0, Z0)是否滿足區(qū)域判定函數(shù)的條件(例如，OBU的位置是否處于有效通信區(qū)域中)，如果滿足區(qū)域判定函數(shù)的條件，則RSU與OBU進行通信或交易，如果OBU所在的位置不滿足區(qū)域判定函數(shù)的條件，則RSU拒絕與該OBU通信。如圖4所示，RSU通信區(qū)域的具體控制流程包括I)根據(jù)彎道的形狀確定有效的通信區(qū)域，并給定區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z)。2) RSU向彎道發(fā)送廣播信號，搜索是否有OBU存在。3)當沒有OBU回復(fù)時，回到第2步繼續(xù)發(fā)送廣播信號。4)當有OBU回復(fù)時，即搜索到OBU，RSU接收OBU的回復(fù)信息，并根據(jù)OBU發(fā)送的微波信號對OBU進行精確定位。5) RSU將OBU的位置信息代入到區(qū)域判定函數(shù)f(x，y，z)中，根據(jù)f (x。，y。，z。)判斷OBU (x。，y。，z0)是否在有效區(qū)域。6)如果OBU不在有效的通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與該OBU通信，并重新搜索0BU。7)如果OBU在有效的通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，與OBU進行正常通信或交易。8)與OBU通信交互完成后，RSU返回到第2步重新發(fā)送廣播信號搜索0BU。如圖5所示，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為矩形通信區(qū)域。矩形通信區(qū)域判定函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)方法，其特征是，所述的方法包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域； 根據(jù)所述的有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z)； 向所述的彎道發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息； 根據(jù)所述OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU (X。，y0, Z0)； 根據(jù)所述的位置函數(shù)OBU (X。，y。，z0)和通信區(qū)域判定函數(shù)f(x，y, z)判斷所述的OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果所述的OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU與所述的OBU建立通信連接，如果所述的OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU拒絕與所述的OBU通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為環(huán)形通信區(qū)域； 根據(jù)所述的環(huán)形通信區(qū)域生成環(huán)形通信區(qū)域判定函數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為矩形通信區(qū)域； 根據(jù)所述的矩形通信區(qū)域生成矩形通信區(qū)域判定函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置Rsu的有效通信區(qū)域包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為橢圓形通信區(qū)域； 根據(jù)所述的橢圓形通信區(qū)域生成橢圓形通信區(qū)域判定函數(shù)
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為長方體形通信區(qū)域； 根據(jù)所述的長方體形通信區(qū)域生成長方體形通信區(qū)域判定函數(shù) 其中，所述的長方體形通信區(qū)域的體積為LxXLyXLz，(xr, yr, zr)是所述的長方體形通信區(qū)域的中心點坐標； 存儲所述的長方體形通信區(qū)域判定函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是，所述的根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域包括 根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為球體形通信區(qū)域； 根據(jù)所述的球體形通信區(qū)域生成球體形通信區(qū)域判定函數(shù) f (X，y, z) : (x-xr)2+ (y-yr)2+ (z-zr)2 < R2, 其中，R為所述的球體形通信區(qū)域的半徑，(xr, yr, zr )是所述的球體形通信區(qū)域的中心點坐標； 存儲所述的球體形通信區(qū)域判定函數(shù)。
7.一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)裝置，其特征是，所述的裝置包括 判定函數(shù)存儲單元，用于存儲RSU的彎道有效通信區(qū)域所對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f U，y, z)； 信號發(fā)送接收單元，用于向所述的公路發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；位置函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU(X。，y。，z0)；通信建立單元，用于根據(jù)所述的位置函數(shù)OBU (x。，U。)和通信區(qū)域判定函數(shù)f (X，y, z)判斷所述的OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果所述的OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU與所述的OBU建立通信連接，如果所述的OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU拒絕與所述的OBU通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的判定函數(shù)存儲單元存儲的通信區(qū)域判定函數(shù)包括矩形通信區(qū)域判定函數(shù)、橢圓形通信區(qū)域判定函數(shù)、環(huán)形通信區(qū)域判定函數(shù)、長方體形通信區(qū)域判定函數(shù)和/或球體形通信區(qū)域判定函數(shù)。
9.一種用于公路電子收費的彎道路側(cè)裝置，其特征是，所述的裝置包括 有效通信區(qū)域設(shè)定單元，用于根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域；判定函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述的有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f U，y, z)； 信號發(fā)送接收單元，用于向所述的彎道發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；位置函數(shù)生成單元，用于根據(jù)所述OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU(X。，y。，z0)；通信建立單元，用于根據(jù)所述的位置函數(shù)OBU (x。，U。)和通信區(qū)域判定函數(shù)f (X，y, z)判斷所述的OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果所述的OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU與所述的OBU建立通信連接，如果所述的OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則所述的RSU拒絕與所述的OBU通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述的有效通信區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為環(huán)形通信區(qū)域；所述的判定函數(shù)生成單元，根據(jù)所述的環(huán)形通信區(qū)域生成對應(yīng)的環(huán)形通信區(qū)域判定函數(shù)
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述的有效通信區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為矩形通信區(qū)域； 所述的判定函數(shù)生成單元，根據(jù)所述的矩形通信區(qū)域生成對應(yīng)的矩形通信區(qū)域判定函數(shù)
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述的有效通信區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為橢圓形通信區(qū)域； 所述的判定函數(shù)生成單元，根據(jù)所述的橢圓形通信區(qū)域生成對應(yīng)的橢圓形通信區(qū)域判定函數(shù)
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述的有效通信區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為長方體形通信區(qū)域； 所述的判定函數(shù)生成單元，根據(jù)所述的長方體形通信區(qū)域生成對應(yīng)的長方體形通信區(qū)域判定函數(shù)
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征是，所述的有效通信區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)彎道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域為球體形通信區(qū)域； 所述的判定函數(shù)生成單元，根據(jù)所述的球體形通信區(qū)域生成對應(yīng)的球體形通信區(qū)域判定函數(shù) f (X，y, z) : (X-Xr)2+ (y-yr)2+ (Z-Zr)2 < R2, 其中，R為所述的球體形通信區(qū)域的半徑，是所述的球體形通信區(qū)域的中心點坐標； 所述的裝置還包括判定函數(shù)存儲單元，用于存儲所述的球體形通信區(qū)域判定函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于公路收費的彎道路側(cè)方法及裝置，該方法包括根據(jù)公路上車道的形狀確定路側(cè)裝置RSU的有效通信區(qū)域；根據(jù)有效通信區(qū)域生成對應(yīng)的通信區(qū)域判定函數(shù)f(x,y,z)；向彎道發(fā)送廣播信號，并接收車載裝置OBU的回復(fù)信息；根據(jù)OBU的回復(fù)信息生成OBU位置函數(shù)OBU(xo,yo,zo)；根據(jù)位置函數(shù)OBU(xo,yo,zo)和通信區(qū)域判定函數(shù)f(x,y,z)判斷OBU是否在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，如果OBU在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU與OBU建立通信連接，如果OBU不在對應(yīng)的RSU的有效通信區(qū)域內(nèi)，則RSU拒絕與OBU通信。以解決RSU的彎道通信問題，從而實現(xiàn)ETC系統(tǒng)的彎道收費交易。
文檔編號G07B15/06GK102819872SQ20121027047
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者田林巖, 楊勝姚 申請人:北京萬集科技股份有限公司