一种多车道自由流下的多天线联合工作方法及系统与流程

本发明属于智能交通领域，具体涉及一种多车道自由流下的多天线联合工作方法及系统。

背景技术：

基于单车道模式的ETC(ETC，Electronic Toll Collection，电子不停车收费系统)技术目前虽已较为成熟，但该模式需要安装OBU(OBU，On-Board Unit，车载电子标签)的车辆进入指定车道，以低速(20km/h)通过ETC车道；对于进入ETC车道的非法车辆，车道栏杆自动拦截，由人工干预处理。单车道模式的电子收费系统相对传统的人工收费，在车道通行能力，节能减排的效果上都有所提高，但是仍然存在通车速度相对较低、非法车辆需现场人工处理等不便。车辆拥堵及其导致的环境污染等问题需要迫切解决已成为社会各界共识，在“互联网+”和“智慧城市”的大背景下，基于ETC技术的多车道自由流技术应运而生。

多车道自由流技术为治理交通拥堵、治安管理、智能停车场管理等城市交通管理提供了全面而精准的方案，它的普及与应用对提高我国交通设施使用效率、提高城市交通智能化水平具有重要意义。鉴于多车道自由流系统的逐步应用，有OBU车辆将持续增长，自由流收费系统需在不影响当前行车速度的情况下，确保有OBU车辆的交易效率和交易成功率。但目前市面上有部分存量车载电子标签存在因方向图偏导致DSRC(DSRC，Dedicated Short Range Communications，专业短程通信技术)短程通信中上行信号偏离正常方向，进而导致交易失败的问题，这在一定程度上降低了自由流收费系统下有OBU车辆的交易成功率和过车率。此外，多车道自由流交易过程中出现的变道、加塞 等情况下也会影响交易成功率和过车率。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种多车道自由流下的多天线联合工作方法及系统，解决市面上部分因为OBU方向偏差导致车辆交易通信失败的问题，整体上提高OBU车辆交易通信成功率。

第一方面，本发明提供了一种多车道自由流下的多天线联合工作方法，当检测到有车辆驶入预设通信区域时，唤醒所述车辆的车载电子标签OBU，并执行如下步骤：

S1、根据预设通信区域内一个以上的路侧单元RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息；

S2、根据所述OBU的位置信息，指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息；

S3、判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息；若是，则继续执行步骤S1-S3，直至所述OBU与预设通信区域内的RSU的通信结束。

优选地，根据预设通信区域内一个以上的RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息，包括：

在所述OBU向预设通信区域内一个以上的RSU发送上行信息之后，接收一个RSU发送的第一位置信息，所述第一位置信息为一个RSU根据其接收的所述OBU发送的上行信息获取的；

根据所述第一位置信息，确定所述OBU的位置信息。

优选地，根据预设通信区域内一个以上的RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息，包括：

在所述OBU向预设通信区域内一个以上的RSU发送上行信息之后，接收多个RSU发送的多个第二位置信息，所述多个第二位置信息为多个RSU根据其接收的所述OBU发送的上行信息获取的；

根据所述多个第二位置信息，确定所述OBU的位置信息。

优选地，所述根据所述多个第二位置信息，确定所述OBU的位置信息，包括：

去除所述多个第二位置信息中的最远值和最近值，得到去除最远值最近值的多个第二位置信息；

将所述去除最远值最近值的多个第二位置信息求平均，确定所述OBU的位置信息。

优选地，判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息，所述方法还包括：

若否，则指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息，并判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

优选地，所述判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息，具体为：

在所述第一RSU向所述OBU发送下行信息之后，判断预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息；

若否，则判断所述第一RSU向所述OBU发送下行信息的次数是否超过预设次数值，若否，则继续指定所述第一RSU向所述OBU发送下行信息，否则，指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息。

优选地，所述多天线包括单目标定位天线的RSU组合，或多目标定位天线的RSU组合。

第二方面，本发明提供了一种多车道自由流下的多天线联合工作系统，所述系统包括：

位置单元，用于根据预设通信区域内一个以上的RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息；

指定单元，用于根据所述位置单元确定的OBU的位置信息，指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息；

判断单元，判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所 述OBU发送的上行信息。

优选地，所述指定单元，还用于，

在所述第一RSU向所述OBU发送下行信息之后，判断单元判断预设通信区域内没有RSU接收到所述OBU发送的上行信息时，指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息。

优选地，所述判断单元，还用于，

在所述第二RSU向所述OBU发送下行信息之后，判断预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种多车道自由流下的多天线联合工作方法及系统，通过预设通信区域内一个以上的路侧单元RSU确定所述OBU的位置信息，进而指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息，并在预设通信区域内的RSU接收到所述OBU发送的上行信息之后，重复上述步骤，直至所述OBU与预设通信区域内的RSU的通信结束。本发明能够解决市面上部分因为OBU方向偏差导致交易通信失败的问题，整体上提高OBU车辆交易通信成功率。本发明还可以提高多车道自由流交易过程中出现的变道、加塞等情况下的OBU车辆交易通信成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种多车道自由流下的多天线联合工作方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种多车道自由流下的多天线联合工作方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种多车道自由流下的多天线联合工作系统的结构示意图；

图4为车辆的OBU方向图轻微偏离正常方向示意图；

图5为车辆的OBU方向图严重偏离正常方向示意图；

图6为车辆的OBU方向图轻微偏离正常方向兼跨道示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

以下对本发明实施例中提及的部分词语进行说明。

路侧单元RSU(Road Side Unit)是不停车电子收费ETC(Electronic Toll Collection)系统中，安装在路侧，采用DSRC(Dedicated Short Range Communication)技术，与安装在车辆上的车载电子标签(OBU，On Board Unit)进行通信，实现车辆身份识别、电子扣分、自动缴费的装置。

图1示出了本发明一实施例提供的一种多车道自由流下的多天线联合工作方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的一种多车道自由流下的多天线联合工作方法，当检测到有车辆驶入预设通信区域时，唤醒所述车辆的车载电子标签OBU，并执行如下步骤：

S1、根据预设通信区域内一个以上的路侧单元RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息。

可以理解的是，在本实例中，RSU的设计遵循国家标准GB20851，通信频率为5.8GHz。除此之外，如图4所示，工作区1是RSU1的工作区域，工作区2是RSU2的工作区域。RSU1的工作区1覆盖其所安装的车道1，且与相邻RSU2的工作区2重叠部分不超过1m。

进一步的，在本实施例中，RSU具有定位功能和交易功能。具体来说，RSU具有根据OBU发送的上行信息，对OBU进行定位的功能，还具有与OBU进行通信，进而完成车辆身份识别、电子扣分、自动缴费的功能。

S2、根据所述OBU的位置信息，指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息。

可以理解的是，根据OBU的位置信息，可以确定距离OBU最近的RSU。一般来说，距离OBU最近的RSU是OBU所在车道对应的RSU。

具体来说，如图4所示，此时OBU在车道1，距离OBU最近的RSU是安装在车道1的RSU1。由此，RSU1与OBU进行通信，向其发送下行信息。

S3、判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

可以理解的是，为保证道路交通的畅通，RSU与OBU的通信应当在较短的时间内完成，因此应当在预设时间内周期性地检测是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

具体来说，如图4所示，多车道下的RSU1、RSU2、RSU3均可能会收到OBU回复的上行信号，如果在OBU发送上行信号之后，多车道下的RSU1、RSU2、RSU3接收到所述OBU发送的上行信息，此时，继续执行步骤S1-S3，直至所述OBU与预设通信区域内的RSU的通信结束。

本实施例启动多车道下的多天线联合接收，有效解决了市面上部分因OBU发射上行信号偏离正常导致车道天线接收不到OBU上行信号的问题，在整体上提高OBU车辆交易通信成功率。本实施例还可以提高多车道自由流交易过程中出现的变道、加塞等情况下的OBU车辆交易通信成功率。

图2示出了本发明另一实施例提供的一种多车道自由流下的多天 线联合工作方法的流程示意图，如图2所示，本实施例的一种多车道自由流下的多天线联合工作方法，当检测到有车辆驶入预设通信区域时，唤醒所述车辆的车载电子标签OBU，并执行如下步骤：

S21、根据预设通信区域内一个以上的路侧单元RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息。

可以理解的是，RSU是由高增益定向束控读写天线和射频控制器组成。在本实施例中，所述多天线包括单目标定位天线的RSU组合，或多目标定位天线的RSU组合。

可选地，所述S21具体包括下述步骤S211-S212：

S211、在所述OBU向预设通信区域内一个以上的RSU发送上行信息之后，接收一个RSU发送的第一位置信息，所述第一位置信息为一个RSU根据其接收的所述OBU发送的上行信息获取的。

S212、根据所述第一位置信息，确定所述OBU的位置信息。

可选地，所述S21具体包括可替代步骤S211-S213的下述步骤S211’-S213’：

S211’、在所述OBU向预设通信区域内一个以上的RSU发送上行信息之后，接收多个RSU发送的多个第二位置信息，所述多个第二位置信息为多个RSU根据其接收的所述OBU发送的上行信息获取的。

S212’、去除所述多个第二位置信息中的最远值和最近值，得到去除最远值最近值的多个第二位置信息；

S213’、将所述去除最远值最近值的多个第二位置信息求平均，确定所述OBU的位置信息。

S22、根据所述OBU的位置信息，指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息。

可以理解的是，根据OBU的位置信息，可以确定距离OBU最近的RSU。一般来说，距离OBU最近的RSU是OBU所在车道对应的RSU。

具体来说，如图5所示，此时OBU在车道1，距离OBU最近的 RSU是安装在车道1的RSU1。由此，RSU1与OBU进行通信，向其发送下行信息。

S23、判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

可以理解的是，所述S23具体包括下述步骤：

判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息，若是，则继续执行步骤S21-S23，直至所述OBU与预设通信区域内的RSU的通信结束；

否则，指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息，并判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

进一步的，在距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息之后，若预设时间内预设通信区域内没有RSU接收到所述OBU发送的上行信息，此时，判断所述第一RSU向所述OBU发送下行信息的次数是否超过预设次数值，若否，则继续指定所述第一RSU向所述OBU发送下行信息，否则，指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息。

可以理解的是，在RSU与OBU的通信过程中，每一个RSU向所述OBU发送同一帧下行信息的次数都不能超过预设次数值，优选地，所述预设次数值的取值范围为3-5次。

若距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息之后，预设时间内预设通信区域内RSU没有接收到所述OBU发送的上行信息，则指定距离所述第二RSU最近的第三RSU向所述OBU发送下行信息。

可以理解的是，在RSU与OBU的通信过程中，尝试向OBU发送同一帧下行信号的RSU不能超过预设个数值，优选地，所述预设个数值的取值为3个。

具体来说，现实生活中，OBU存在方向图偏离正常方向的问题， 此外，变道等情况下也可能影响OBU的方向图。图4、图5、图6是本实施例具体应用的三种情况：

如图4所示，图中车辆的OBU方向图存在轻微偏离正常方向的问题，此时，方向图同时覆盖RSU1和RSU2的可通信区域，且偏向于RSU2。

如图5所示，图中车辆的OBU方向图存在严重偏离正常方向的问题，此时，方向图仅覆盖RSU2的可通信区域。

如图6所示，图中车辆的OBU方向图轻微偏离正常方向兼跨道，刚进入车道2时其方向图同时覆盖RSU1和RSU2的可通信区，且偏向于RSU2，当驶入车道2时，其方向图同时覆盖RSU2和RSU3的可通信区域，且偏向于RSU3。

可以理解的是，在通信区域内的所有天线都有可能接收到OBU发送的上行信号，而通信区域受制于RSU、OBU的发射功率和接收灵敏度。在图4、图5、图6中，多车道下的RSU根据OBU发送上行信号确定OBU的位置信息，RSU控制器根据该位置信息获取OBU在车道1上，此时，距离OBU最近的RSU是安装在车道1的RSU1，由此，RSU1向OBU发送下行信号。

OBU的发射和接收的方向是一致的，如图5所示，在OBU方向图完全偏离RSU1，且覆盖RSU2时，此种情况下，OBU无法接收到RSU1发送的下行信号，从而OBU也不会向多车道下的RSU发送下一帧上行信号。此时，多车道下的RSU与OBU通信中断。

RSU控制器指定距离RSU1最近的RSU2向OBU发送下行信息，OBU的发射和接收的方向是一致的，在OBU方向图覆盖RSU2的情况下，OBU接收到RSU2发送的下行信号，从而OBU向多车道下的RSU发送下一帧上行信号。此时，多车道下的RSU与OBU通信进行中。

本实施例启动多车道下的多天线联合接收，有效解决了市面上部分因OBU发射上行信号偏离正常导致车道天线接收不到OBU上行信 号的问题，在整体上提高OBU车辆交易通信成功率。本实施例还可以提高多车道自由流交易过程中出现的变道、加塞等情况下的OBU车辆交易通信成功率。

图3示出了本发明一实施例提供的一种多车道自由流下的多天线联合工作系统的结构示意图，如图3所示，本实施例的一种多车道自由流下的多天线联合工作系统30，所述系统包括：

位置单元31，用于根据预设通信区域内一个以上的RSU接收的所述OBU发送的上行信息，确定所述OBU的位置信息；

指定单元32，用于根据所述位置单元31确定的OBU的位置信息，指定距离所述OBU最近的第一RSU向所述OBU发送下行信息；

判断单元33，判断预设时间内预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

在另一实施例提供的多车道自由流下的多天线联合工作系统中，

所述指定单元，还用于，

在所述第一RSU向所述OBU发送下行信息之后，判断单元判断预设通信区域内没有RSU接收到所述OBU发送的上行信息时，指定距离所述第一RSU最近的第二RSU向所述OBU发送下行信息。

所述判断单元，还用于，

在所述第二RSU向所述OBU发送下行信息之后，判断预设通信区域内是否有RSU接收到所述OBU发送的上行信息。

本实施例启动多车道下的多天线联合接收，有效解决了市面上部分因OBU发射上行信号偏离正常导致车道天线接收不到OBU上行信号的问题，在整体上提高OBU车辆交易通信成功率。本实施例还可以提高多车道自由流交易过程中出现的变道、加塞等情况下的OBU车辆交易通信成功率。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各 实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。