专利名称：一种省电的不停车收费系统车载台及其方法
技术领域：
本发明涉及ー种不停车收费系统，特别是ー种省电的不停车收费系统车载台及其省电方法。
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。这样，新一代的电子自动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，电子不停车收费系统)的电子自动收费系统近几年才逐渐开始被应用。2007年，国家制定了基于5. 8GHz DSRC(Dedicated ShortRange Communications,专用短程通信)系统的国家标准,北京上海等地的高速公路开始逐渐推广应用。类此的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，车载台作为ー个低功耗的独立随车系统，其电源一般不采用车载电源，而是采用车载台自带的电池。因此，车载台的低功耗设计是ー个非常重要的问题，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，车载台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。首先请參阅图1，图I是ー个ETC系统的使用示意图，ー个ETC系统一般由道路收费入口、收费出口组成。在入口和出口处设置路边站(Road Side Unit，RSU)，在车辆经过出入口时RSU和随车安装的车载台(On board Unit,0BU)进行通信自动完成交易登记扣费放行。汽车只有在道路上行驶才会经过收费站产生RSU与OBU之间的交易，此时OBU必需处在可随时唤醒的待机状态；而在停车状态下OBU不会进行交易，也不需要处于等待唤醒的状态。目前的状况是虽然其大部分电路都在休眠状态以达到省电的目的，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，一般为十几微安到几十微安。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。如唤醒的时间过长，可能导致装有车载台的车辆要减速行使才能有时间来成功完成交易，顺利通过收费站，这样就会影响通行速度和效率。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。假设其工作电流为80毫安，毎次交易需要I. 8秒，每天要做10此交易，那每天需要的电量是0. 4晕安时,姆年146晕安时。再假设OBU的静态电流为20微安，那姆天需要的电量是0. 48毫安时，一年是175毫安时，两项加起来大约是每年321毫安时，这样，ー个1200毫安时的电池不计损耗也用不到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，而且对于ー些更频繁使用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，目前的太阳能电池板只能保证3年的有效工作时间，在5年内很可能要做一次替换；(3)改进OBU的电路设计，以进ー步减少耗电，但能这样做的空间是很有限的，需要増加的成本可能使这些努力显的得不偿失
发明内容
本发明的目的在于考虑现有车载台在车辆停止时唤醒电路仍在工作，导致车载台耗能大，电池寿命不足的问题而提供一种省电的车载台解决方案。为了达到上述目的，本发明是这样实现的，一种省电的不停车收费系统车载台，包括ー车载台唤醒电路，还包括传感器，检测车辆是否处于行驶或启动状态；控制器，根据传感器检测到的车辆行驶或启动状态信号打开唤醒电路，根据传感器检测到的车辆停止或熄火状态关闭唤醒电路。其中，传感器是ー个振动开关，如检测到振动则认为车辆行驶。传感器也可以是ー个振动发电机，如检测到振动则认为车辆行驶，该振动发电机还连接有ー个电能存贮装置，存贮振动发电机产生的电能，并供车载台使用。该电能存贮装置是一大容量电容或可充电电池。传感器与控制器之间串接一个延时电路。控制器是ー个微处理器。本发明还提供了一种不停车收费系统车载台省电方法，包括以下步骤检测车辆是否处于行驶或启动状态，如检测到车辆处于行驶状态则启动车载台唤醒电路工作，否则关闭唤醒电路。其中，检测车辆是否处于行驶或启动状态是通过使用振动传感器检测车辆振动，如存在振动则认为车辆行驶或启动。只有检测到持续振动才认为是车辆行驶或启动，只有一段时间内检测不到振动才认为车辆停止或熄火。本发明与现有技术相比的优点为降低ETC收费系统OBU设备的静态功耗,解决电池使用寿命不够的问题，尽可能地减少电池的使用数量。为ETC高速公路不停车收费系统降低设备成本、经营成本和减少环境污染提供保证。
图I是ETC系统的使用示意图；图2是本发明第一实施例的电路示意图；图3是本发明第二实施例的电路示意图；图4是本发明的工作流程图。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进ー步的详述本发明的一个思路是基于ー种运动检测方式来确定OBU的唤醒检测的开启时间，只有在车辆使用时OBU的唤醒电路才启动工作，而在车辆停放时开启运动检测电路关闭其它所有电路，从而达到減少待机功耗延长电池使用寿命的目的。
如图2所示，图2是本发明第一实施例的电路示意图。在图2中，振动检测电路由电源、机械振动开关和延时保持触发电路组成。较佳地，所用的振动开关主要特性为A、开关在静止时为开路(OFF)状态，当受到外力踫撞而达到适当振动カ时，或移动速度达到适当离心カ时，导电接脚会产生瞬间导通(ON)状态，使电特性改变，而当外力消失吋，电气特性恢复开路(OFF)状态。B、无方向性，任何运动角度均可触发工作。C、开关为高灵敏度触发，可准确检测出车辆处于行驶状态或停放状态。根据此振动开关的特性，开关本身不需要任何电能驱动，电路在静态时不需要耗电，非常适合低功耗应用。一旦检测到车辆动作时运动检测电路输出高电平送给MPU(Microprocessor Unit,微处理器)处理。加上延时保持电路的主要优点在于可以用低功耗的电路来处理车辆振动时不连续性，減少频繁触发输出，从而进一歩降低MPU处理耗电量。即当车辆连续振动超过5秒(或其它设定值)以上才认为开始，而超过3-5分钟(或其它设定值)没检测到车辆动作时才认为停止，根据振动检测结果输出相应高低电平送给MPU。进而由MPU控制打开或关闭唤醒电路。 接下来请參阅图3，图3是本发明另ー实施例的电路示意图。在图3中该实施例由一个微型振动发电机加上电能存忙装置，以及延时电路组成。振动发电机的输出电能一方面作为车辆振动检测，另一方面作为工作电能的补充。这样既可以检测车辆的运动状态，同时在车辆行驶过程中产生一定的电能补充，进一歩延长电池的使用寿命。检测电路检测到振动发电机输出电压，产生ー个与第一实施例相似的延时处理。电能存忙装置可以米用大容量电容或可充电电池的方式。再请參阅图4，图4是本发明的工作流程图。首先OBU进行运动检测，检测到符合预先设定标准的持续振动后，检测电路送出高电平给MPU。当MPU检测到运动检测器送来的高电平信号吋，MPU产生中断处理。开启唤醒电路使OBU进入待机状态，随时接收RSU的唤醒信号，同时控制运动检测电路处于延时保持状态。OBU进入可接收RSU信号的待机状态，如通此时需要过收费出入口站，则可完成相应的交易操作。当长时间车辆停止时，运动检测器达到3-5分钟的延时保持时间后，运动检测电路输出低电平送给MPU，MPU产生中断处理。关闭唤醒电路使OBU进入待机状态，同时MPU也进入低功耗待机状态，此时只有运动检测电路处于检测状态。在运动检测状下，整个OBU设备只有运动检测电路处于工作状态，MPU亦处在中断待的低功耗状态，整个OBU的耗电小于I微安，比在唤醒状下的十几微安到几十微安小得多。以上以振动传感器和振动发电机为例介绍了本发明的两个实施例。实际上任何对于检测车辆启动/行驶状态的其他传感器也可以用于本发明，比如车辆位置变化，车内电源是否开启，发动机状态等等。因此本发明的可以被描述为传感器检测车辆是否启动/行驶，MPU根据检测到的车辆状态决定是否打开或关闭车载台唤醒电路。一般而言，最好是能够检测到车辆是否处于行驶状态，以此决定关闭或打开唤醒电路最为精确最为省电，车辆启动状态虽非像行驶状态那样精确，但根据车辆的使用习惯也可作为判断依据。一些实施例中也可以省略延时电路，同样可以实现发明目的。基于本发明的思路，本发明不仅可以应用在ETC系统的OBU上，也可以用在其他使用自带电池，且仅在车辆行驶时需要开启的其他车载设备上，以起到省电作用。该发明的意义在于降低ETC收费系统OBU设备的静态功耗，解决电池使用寿命不够的问题，尽可能地减少电池的使用数量。为ETC高速公路不停车收费系统降低设备成本、和经营成本和减少环境污染提供保证。
在运动检测工作状态下，OBU耗电小于I微安；在唤醒工作状态下，OBU耗电一般为十几微安到几十微安。当OBU处于工作状态时(与RSU通讯做交易吋)，其工作电流可以达到50-100毫安。假设其工作电流为80毫安，毎次交易需要I. 8秒，每天要做10此交易及车辆行驶8小时，再假设OBU的唤醒工作状态电流为20微安，运动检测工作状态电流为I微安。则A :那每天交易需要的电量是0. 4毫安吋，毎年146毫安吋，B :每天唤醒需要的电量是0. 16晕安时,一年是59晕安时；C :姆天运动检测需要的电量是0. 016晕安时,一年是5. 8毫安吋。三项加起来大约是毎年211毫安时，这样，ー个1200毫安时的电池可使用超过5年，达到国标的要求。就以目前北京 在用的OBU数量为例来计算，到2011年12月北京共计OBU数量66. 7万。在未加运动检测时OBU耗电量每年321毫安时，平均每年需用1200毫安时电池数量达66. 7*321/1200 = 17. 8万只；加运动检测后OBU耗电量每年211毫安时，平均每年需用1200毫安时电池数量为66. 7*211/1200 = 11. 7万只；在此可每年减少
6.I万只电池的使用，也就是单北京ー个城市毎年可以减少6. I万只电池对环境造成污染。全国所各省市所有OBU加起来的数量就更多了。本领域内技术人员还可在本发明的创作精神内作组合变形或者步骤、模块替换，这些依据本发明的创作精神而衍生的各种变形仍应属本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种省电的不停车收费系统车载台，包括ー车载台唤醒电路，其特征在于它还包括 传感器，检测车辆是否处于行驶或启动状态； 控制器，根据传感器检测到的车辆行驶或启动状态信号打开唤醒电路，根据传感器检测到的车辆停止或熄火状态关闭唤醒电路。
2.如权利要求I所述的省电的不停车收费系统车载台，其特征在于所述的传感器是ー个振动开关，如检测到振动则认为车辆行驶。
3.如权利要求I所述的省电的不停车收费系统车载台，其特征在于所述的传感器是ー个振动发电机，如检测到振动则认为车辆行驶，该振动发电机还连接有ー个电能存贮装置。
4.如权利要求2或3所述的省电的不停车收费系统车载台，其特征在于所述的传感器与控制器之间串接一个延时电路。
5.如权利要求3所述的省电的不停车收费系统车载台，其特征在于所述电能存贮装置是一大容量电容或可充电电池。
6.如权利要求I所述的省电的不停车收费系统车载台，其特征在于所述的控制器是ー个微处理器。
7.—种不停车收费系统车载台省电方法，其特征在于包括以下步骤检测车辆是否处于行驶或启动状态，如检测到车辆处于行驶状态则启动车载台唤醒电路工作，否则关闭唤醒电路。
8.如权利要求7所述的不停车收费系统车载台省电方法，其特征在于所述的检测车辆是否处于行驶或启动状态是通过使用振动传感器检测车辆振动，如存在振动则认为车辆行驶或启动。
9.如权利要求8所述的不停车收费系统车载台省电方法，其特征在于只有检测到持续振动才认为是车辆行驶或启动，只有一段时间内检测不到振动才认为车辆停止或熄火。
全文摘要
本发明涉及一种省电的不停车收费系统车载台，包括一车载台唤醒电路，传感器，检测车辆是否处于行驶或启动状态；以及控制器，根据传感器检测到的车辆行驶或启动状态信号打开唤醒电路，根据传感器检测到的车辆停止或熄火状态关闭唤醒电路。本发明可降低车载台功耗延长电池使用寿命。
文档编号G07B15/06GK102646290SQ201210047980
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者李钢超, 林敬东 申请人:上海搜林信息技术有限公司