专利名称：一种用于公路收费的弯道路侧方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速公路的电子收费技术领域，特别是涉及电子收费系统中的路侧技术，具体的讲是一种用于公路收费的弯道路侧方法及装置。
背景技术：
随着高速公路电子收费系统(ETC :Electronic Toll Collection)的迅速发展，ETC应用不断增加，对ETC系统的高效稳定等性能要求也在提高。如图I所示，是现有ETC系统中路侧装置(RSU)通信区域图。在图I中，三个RSU (10a，10b，IOc)安装在横跨高速公 路的框架20上，三个RSU (10a，10b，IOc)所得到的通信区域是图I中的椭圆区域。然而，现有的RSU及其通信区域均针对于直道(S卩，车道为直线)。而对于弯道(即，车道为弧线或折转线)则无法进行路侧通信及道路收费交易。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于公路收费的弯道路侧方法及装置，以解决RSU的弯道通信问题。本发明的目的之一是，提供一种用于公路电子收费的弯道路侧方法，该方法包括根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域；根据有效通信区域生成对应的通信区域判定函数f(x，y，z);向弯道发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；根据OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU (X。，y。，z。)；根据位置函数OBU (x。，y。，z。)和通信区域判定函数f (x，y, z)判断OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，如果OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU拒绝与OBU通信。本发明的目的之一是，提供一种用于公路电子收费的弯道路侧装置，该装置包括判定函数存储单元，用于存储RSU的弯道有效通信区域所对应的通信区域判定函数f(x, y, z);信号发送接收单元，用于向公路发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；位置函数生成单元，用于根据OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU (x0, y0, Z0);通信建立单元，用于根据位置函数OBU (x。，y。，z0)和通信区域判定函数f(x，y, z)判断OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，如果OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU拒绝与OBU通信。本发明的目的之一是，提供一种用于公路电子收费的弯道路侧装置，该装置包括有效通信区域设定单元，用于根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域；判定函数生成单元，用于根据有效通信区域生成对应的通信区域判定函数f(x，y, z);信号发送接收单元，用于向弯道发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；位置函数生成单元，用于根据OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU(Hztj);通信建立单元，用于根据位置函数OBU (x。，y。，z0)和通信区域判定函数f(x，y, z)判断OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，如果OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU拒绝与OBU通信。本发明的有益效果在于，通过确定弯道内的不同几何形状的有效通信区域，使RSU实现对弯道上行驶的OBU进行通信，还可根据实际情况，随时改变通信区域的形状和大小，解决了 RSU在弯道中的通信问题，从而实现了 ETC系统的弯道收费交易。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术的电子收费系统的车道及通信区域示意图； 图2为本发明用于公路电子收费的弯道路侧方法流程图；图3为本发明电子收费系统的弯道及通信区域示意图；图4为本发明RSU通信区域控制流程图；图5为本发明矩形通信区域示意图；图6为本发明椭圆形通信区域示意图；图7为本发明环形通信区域示意图；图8为本发明双矩形通信区域示意图；图9为本发明双椭圆形通信区域示意图；图10为本发明长方体形通信区域示意图；图11为本发明球体形通信区域示意图；图12为本发明用于公路电子收费的路侧装置的结构框图；图13为本发明采用DBF定位的RSU的电路原理框图；图14为本发明用于公路电子收费的路侧装置的结构框图；图15为本发明采用相控阵定位的RSU的电路原理框图；图16为本发明弯道上RSU的环形通信区域示意图。
具体实施例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。实施例I如图2所示，本实施例的用于公路电子收费的弯道路侧方法包括以下步骤根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域(步骤SlOl);根据有效通信区域生成对应的通信区域判定函数(步骤S102)，通信区域判定函数的表达式为f(x，y, z);向弯道发送广播信号并接收车载装置OBU的回复信息(步骤S103);根据OBU的回复信息生成OBU位置函数(步骤S104)，OBU位置函数的表达式为OBU (x。，y。，z0);根据位置函数OBU (x。，y。，z0)和通信区域判定函数f (x，y, z)判断OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，如果OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU拒绝与OBU通信(步骤S105)。如图3所示，本实施例的用于公路电子收费的弯道路侧方法采用数字合成方式，能实现任意形状的通信区域，还可根据实际情况，随时改变区域形状和大小。可利用通信区域控制得到图3中弧形通信区域，解决RSU的弯道通信问题。本实施例的用于公路电子收费的弯道路侧方法是建立在对OBU精确定位的基础上的数字化通信区域控制方案。框架200设置在弯道处，RSUlOOa和RSU IOOb设置在框架200上。RSUlOOa和RSU IOOb在弯道上形成弧形(或环形)有效通信区域。也可形成矩形、椭圆形等其他几何形状的有效通信区域。设有效通信区域判定函数为f (X，y, z) (I)
式(I)的函数可以是三维空间的函数，也可以是二维平面函数，还可以是一维直线函数，根据所要确定的有效通信区域而定。RSU采用无线电定位技术，求出OBU的位置函数为OBU(x0, y0, z0) (2)实现OBU精确定位的方法很多种，主要包括是基于信号强度的定位、基于时间测量的定位和基于方向角测量的定位。将OBU坐标代入判定函数f(x，y，z)函数中，判断f (x。，y0, Z0)是否满足区域判定函数的条件(例如，OBU的位置是否处于有效通信区域中)，如果满足区域判定函数的条件，则RSU与OBU进行通信或交易，如果OBU所在的位置不满足区域判定函数的条件，则RSU拒绝与该OBU通信。如图4所示，RSU通信区域的具体控制流程包括I)根据弯道的形状确定有效的通信区域，并给定区域判定函数f(x，y, z)。2) RSU向弯道发送广播信号，搜索是否有OBU存在。3)当没有OBU回复时，回到第2步继续发送广播信号。4)当有OBU回复时，即搜索到OBU，RSU接收OBU的回复信息，并根据OBU发送的微波信号对OBU进行精确定位。5) RSU将OBU的位置信息代入到区域判定函数f(x，y，z)中，根据f (x。，y。，z。)判断OBU (x。，y。，z0)是否在有效区域。6)如果OBU不在有效的通信区域内，则RSU拒绝与该OBU通信，并重新搜索0BU。7)如果OBU在有效的通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，与OBU进行正常通信或交易。8)与OBU通信交互完成后，RSU返回到第2步重新发送广播信号搜索0BU。如图5所示，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为矩形通信区域。矩形通信区域判定函数为
权利要求
1.一种用于公路电子收费的弯道路侧方法，其特征是，所述的方法包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域； 根据所述的有效通信区域生成对应的通信区域判定函数f(x，y, z)； 向所述的弯道发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息； 根据所述OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU (X。，y0, Z0)； 根据所述的位置函数OBU (X。，y。，z0)和通信区域判定函数f(x，y, z)判断所述的OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果所述的OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU与所述的OBU建立通信连接，如果所述的OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU拒绝与所述的OBU通信。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征是，所述的根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为环形通信区域； 根据所述的环形通信区域生成环形通信区域判定函数
3.根据权利要求I所述的方法，其特征是，所述的根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为矩形通信区域； 根据所述的矩形通信区域生成矩形通信区域判定函数
4.根据权利要求I所述的方法，其特征是，所述的根据弯道的形状确定路侧装置Rsu的有效通信区域包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为椭圆形通信区域； 根据所述的椭圆形通信区域生成椭圆形通信区域判定函数
5.根据权利要求I所述的方法，其特征是，所述的根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为长方体形通信区域； 根据所述的长方体形通信区域生成长方体形通信区域判定函数 其中，所述的长方体形通信区域的体积为LxXLyXLz，(xr, yr, zr)是所述的长方体形通信区域的中心点坐标； 存储所述的长方体形通信区域判定函数。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征是，所述的根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域包括 根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为球体形通信区域； 根据所述的球体形通信区域生成球体形通信区域判定函数 f (X，y, z) : (x-xr)2+ (y-yr)2+ (z-zr)2 < R2, 其中，R为所述的球体形通信区域的半径，(xr, yr, zr )是所述的球体形通信区域的中心点坐标； 存储所述的球体形通信区域判定函数。
7.一种用于公路电子收费的弯道路侧装置，其特征是，所述的装置包括 判定函数存储单元，用于存储RSU的弯道有效通信区域所对应的通信区域判定函数f U，y, z)； 信号发送接收单元，用于向所述的公路发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；位置函数生成单元，用于根据所述OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU(X。，y。，z0)；通信建立单元，用于根据所述的位置函数OBU (x。，U。)和通信区域判定函数f (X，y, z)判断所述的OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果所述的OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU与所述的OBU建立通信连接，如果所述的OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU拒绝与所述的OBU通信。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的判定函数存储单元存储的通信区域判定函数包括矩形通信区域判定函数、椭圆形通信区域判定函数、环形通信区域判定函数、长方体形通信区域判定函数和/或球体形通信区域判定函数。
9.一种用于公路电子收费的弯道路侧装置，其特征是，所述的装置包括 有效通信区域设定单元，用于根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域；判定函数生成单元，用于根据所述的有效通信区域生成对应的通信区域判定函数f U，y, z)； 信号发送接收单元，用于向所述的弯道发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；位置函数生成单元，用于根据所述OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU(X。，y。，z0)；通信建立单元，用于根据所述的位置函数OBU (x。，U。)和通信区域判定函数f (X，y, z)判断所述的OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果所述的OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU与所述的OBU建立通信连接，如果所述的OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则所述的RSU拒绝与所述的OBU通信。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的有效通信区域设定单元，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为环形通信区域；所述的判定函数生成单元，根据所述的环形通信区域生成对应的环形通信区域判定函数
11.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的有效通信区域设定单元，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为矩形通信区域； 所述的判定函数生成单元，根据所述的矩形通信区域生成对应的矩形通信区域判定函数
12.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的有效通信区域设定单元，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为椭圆形通信区域； 所述的判定函数生成单元，根据所述的椭圆形通信区域生成对应的椭圆形通信区域判定函数
13.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的有效通信区域设定单元，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为长方体形通信区域； 所述的判定函数生成单元，根据所述的长方体形通信区域生成对应的长方体形通信区域判定函数
14.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述的有效通信区域设定单元，根据弯道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域为球体形通信区域； 所述的判定函数生成单元，根据所述的球体形通信区域生成对应的球体形通信区域判定函数 f (X，y, z) : (X-Xr)2+ (y-yr)2+ (Z-Zr)2 < R2, 其中，R为所述的球体形通信区域的半径，是所述的球体形通信区域的中心点坐标； 所述的装置还包括判定函数存储单元，用于存储所述的球体形通信区域判定函数。
全文摘要
本发明为一种用于公路收费的弯道路侧方法及装置，该方法包括根据公路上车道的形状确定路侧装置RSU的有效通信区域；根据有效通信区域生成对应的通信区域判定函数f(x,y,z)；向弯道发送广播信号，并接收车载装置OBU的回复信息；根据OBU的回复信息生成OBU位置函数OBU(xo,yo,zo)；根据位置函数OBU(xo,yo,zo)和通信区域判定函数f(x,y,z)判断OBU是否在对应的RSU的有效通信区域内，如果OBU在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU与OBU建立通信连接，如果OBU不在对应的RSU的有效通信区域内，则RSU拒绝与OBU通信。以解决RSU的弯道通信问题，从而实现ETC系统的弯道收费交易。
文档编号G07B15/06GK102819872SQ20121027047
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者田林岩, 杨胜姚 申请人:北京万集科技股份有限公司