专利名称：车辆电子识别征费装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车费登记设备，更确切地说是涉及一种在管理点收车费、通行费或进入费的设备。
车辆经过公路、桥梁及隧道的入口处时，一般要停车付费影响工作效率，改变停车付费的技术关键是对通过车辆特征的识别。目前采用的识别技术有采用摄象机的计算机人工视觉识别车号技术，但识别速度慢、准确性差、对环境和光线的要求严格；采用磁卡的接触性收费，可靠性低，并有易磨损、收费速度慢等问题。
有一种对通过车辆进行识别、记录并据此统一收费的车辆自动记帐收费装置。由安装在入口处的记帐收费处理器和安装在车辆上的车辆代码发送器组成，车辆通过时，记帐收费处理器收到车辆代码发生器发出的代表车辆特征的标志代码，再进行识别、记帐存贮等。
其中车辆代码发送器也称电子ID卡，可接收无线询问信号，由询问信号接收器、应答代码发生器和代码发送器组成。可采用声表面波无源卡(SID卡)，也可采用有源电子卡(EID卡)；记帐收费处理器通常包括询问信号发送器、车辆应答信号接收器及以主控计算机为核心部件的车辆代码处理单元。车辆通过管理点时，安装在车辆上的电子ID卡接收到记帐收费处理器发出的询问信号，于是作出应答，即发射车辆特征代码，记帐收费处理器接收并处理该应答信号，实现自动识别征费。
上述装置主要存在两方面的问题，一是记帐收费处理器不能兼容识别SID卡和EID卡，因为SID卡与EID卡的码速率不一致。SID卡采用声表面波工艺制作，最佳码速率Rb≥10Mb／S，速率降低则成本升高，降至3Mb／S时就很难批量生产。而EID卡相对码速率较低，一般不超过3Mb／S，码速率上升则成本上升，因此也不能为用户接受，无实用价值。由于二者码速率相差太大，不能统一造成了识别兼容上的困难。二是记帐收费处理器的功耗太大，因为记帐收费处理器是处于连续不间断地发射询问信号和接收应答信号的工作状态中。
本实用新型的目的是设计一种车辆电子识别征费装置，实现不停车自动收费，可以兼容识别SID卡和EID卡，具有低功耗、自动化程度高、可靠性高的特点。
本实用新型的车辆电子识别征费装置，由安装在车辆上的电子ID卡，安装在通道旁的车辆识别机和完成收费、统计管理的主控计算机组成，所述的车辆识别机包括向车辆发送询问信号的发射器，接收车辆电子ID卡应答信号的接收器，由应答信号的串／并变换器和单片机组成的应答信号处理器，其特征在于1)所述的车辆识别机还包括设置在通道两侧的由红外发射管和红外接收管组成的车辆通过检测器，红外接收管输出接车辆识别机；2)所述车辆识别机的应答信号处理器还包括有兼容识别SID卡和EID卡的应答信号串／并变换器的时钟选择器，由多时钟发生器、受时序控制单元控制、识别应答信号中SID卡或EID卡标志码的波门及锁存器和与多时钟作逻辑选择的门电路组合而成，选择输出一种时钟至应答信号串／并变换器的CLK端；3)所述车辆识别机还包括有受所述红外接收管输出控制的主电源控制开关，电源经主电源控制开关加至所述的发射器、接收器及应答信号串／并变换器的时钟选择器上。
电子ID卡作为电子车牌贴在汽车挡风玻璃上，车辆通过检测器安装在车道两侧，红外接收管与识别机位于同一路侧。在没有车辆通过时，红外检测器自我正常发射、接收，作为主要耗电部件的识别机收、发器的电源是关断的。车辆进入车道内时，由红外探测器给出有车信号，启动识别机的主电源控制开关，对收、发器施加受控电源，发射器发射询问调制信号。车辆的ID卡接收该询问信号后即自动应答回一个代表自身唯一特征的编码调制信号，包括SID卡或EID卡的标志码和车辆编号数据，识别机接收并处理应答信号，获得电子ID卡携带的全部信息。应答信号处理器通过时钟选择器选择一种与车辆ID卡码速率相同的时钟，作为应答信号串／并变换器的工作时钟，以兼容识别码速率高的SID卡和码速率低的EID卡，完成对车辆有效信息的识别，识别完后，单片机控制关断主电源控制开关。
识别机数据送主控计算机进行统一管理，完成自动收费，主控计算机可同时管理多个通道口的车辆识别征费。
下面结合实施例附图详细说明本实用新型的技术。
附
图1为车辆电子识别征费装置原理框图。
附图2为图1所示识别机原理框图。
附图3为图2所示主电源控制开关电原理图。
附图4为图2所示应答信号处理电路原理图。
附图5为电子ID卡结构示意图。
参见附图1，安装在车道两侧的红外发射器11和红外接收器12构成车辆通过检测器。有车辆20通过时，红外光束被阻挡，红外接收器12输出高电平识别标志信号，打开识别机30内主电源控制开关，识别机内收发电路通过天线31发射射频调制询问信号(ASK调制)，电子ID卡40收到询问信号后延迟应答一个经加密的编码调制信号，识别机30通过天线31接收该信号并解码，获得车牌信号，识别完后，主电源控制开关即自动断开，恢复常态。
由各通道来的识别机串行输出数据经总线50送主控计算机60，计算机从档案库61中扣除该车牌号费额或从银行帐户上收取通行费，同时计算机对车流量、通过时间、收费额等进行统计，并通过外部设备62打印输出或显示输出，整个收费过程在数十毫秒内完成，因此允许车辆以300KM／H的速度不停车通过收费站。各收费车道相互间允许相距≤1KM。安装识别机天线31时，应保证其作用范围可覆盖一段路面，对于未装设电子ID卡的车辆，识别机给出报警控制信号。
参见附图2，识别机30包括发射、接收天线301，发射器302，接收器303，由多时钟发生器304、时钟选择器305、应答信号的串／并变换器306和单片机307组成的应答信号处理器，主电源控制开关309和电源310，识别机供电包括受控电源1和不受控电源2，不受控电源2输出接单片机307和系统时钟304、主电源开关309等，受控电源输出接主要耗能部件的发射器302和接收器303等。
主电源控制开关309受红外接收器12输出的高电平识别标志信号控制，发射器302、接收器303执行识别操作，识别完后，由单片机307通知关断主电源309开关，发射器、接收器停止工作。
本实用新型通过设置双探头(红外探头及询问、应答探头)及主电源控制开关技术使主要耗能的收、发器处于间断工作状态，由于识别工作仅用数十毫秒的时间，因此绝大部分时间内，收发器不耗能，设备功耗较采用单探头(询问、应答探头)的识别机至少降低90％。
参见附图3，为主电源控制开关的实施电路，实现低功耗设计目的。
红外探头12输出的有车信号作为D触发器U1A的时钟，U1A锁存输出高电平使开关三极管V1导通，控制VMOS管V2导通，给识别机射频收发器302、303供电Vcc1，识别完成后，单片机307给出控制信号至U1A的CD端，将其输出清零，控制关断，恢复射频收发器的掉电状态，直至U1A被再次触发。
参见附图4，为应答信号处理器的实施电路，侧重于解决对SID卡和EID卡的兼容识别，实施例取双时钟工作方式，由电子ID卡本身的标识符来分别启动各自的工作时钟。电子ID卡的应答回波编码信号由两部分组成，第一部分为SID卡或EID卡的标识码，如规定SID卡的标识码为0，EID卡的标识码为1。第二部分为车辆的有效数据。
本实施例SID卡码速率取为10Mb／S，EID卡码速率取为2.5Mb／S，因此取标识符为4个SID码元宽，为400nS，合一个EID码元宽，第二部分同为32bit。
图中时序控制单元311输出时序信号，包括波门信号1和锁存信号2，将接收机303检波输出的标识码用波门U1A选通和用触发器U2A锁存。如是SID卡，标识码为0，U1A输出1，U2A的Q端输出1，时钟CK1(10Mb／S)通过U1C，U3A加至计数器U4－U7的CLK端，该时钟通过移位寄存器U4－U7将32位串行应答数据变为32位并行数据输出给单片机307处理，此时U1B输出0，封住时钟CK2。
反之，如是EID卡，标识码为1，U1A输出0，U2A输出0，则封住CK1，CK2(2.5Mb／S)通过U1D、U3A加至移存器的CLK端，完成应答信号的串／并变换，实现对具有不同码速率的电子ID卡信号的识别。
根据同样的设计思想，对于码速率相差N倍的SID卡和EID卡，其识别兼容技术均可通过多时钟选择措施实现，甚至扩大至三种及三种以上都可用不同频率时钟去对号入座。
参见附图5，制作在纸上的电子ID卡，可为圆形、椭圆形、矩形或其他任何形状，实施例取140×50×0.3mm，为三层结构，包括图案面、不干胶纸层401，印刷环形天线层402和纸保护层403，环形天线内为元件区，该结构可保证电子ID卡一次性使用，撕下损坏。
本实用新型与现有技术相比具有识别速度快，准确性高，对天线、环境条件无要求，可靠性高的特点，兼容识别SID卡和EID卡，耗电少，不仅可用于车辆征费系统，还可应用于对其他运动物体的识别如火车自动抄号、集装箱自动抄号，停车场自动收费等。有车信号的红外探测也可用超声波或其他技术实现。
权利要求1.一种车辆电子识别征费装置，由安装在车辆上的电子ID卡，安装在通道旁的车辆识别机和完成收费、统计管理的主控计算机组成，所述的车辆识别机包括向车辆发送询问信号的发射器，接收车辆电子ID卡应答信号的接收器，由应答信号的串/并变换器和单片机组成的应答信号处理器，其特征在于1)所述的车辆识别机还包括设置在通道两侧的由红外发射管和红外接收管组成的车辆通过检测器，红外接收管输出接车辆识别机；2)所述车辆识别机的应答信号处理器还包括有兼容识别SID卡和EID卡的应答信号串/并变换器的时钟选择器，由多时钟发生器、受时序控制单元控制、识别应答信号中SID卡或EID卡标志码的波门及锁存器和与多时钟作逻辑选择的门电路组合而成，选择输出一种时钟至应答信号串/并变换器的CLK端；3)所述车辆识别机还包括有受所述红外接收管输出控制的主电源控制开关，电源经主电源控制开关加至所述的发射器、接收器及应答信号串/并变换器的时钟选择器上。
2.根据权利要求1所述的车辆电子识别征费装置，其特征在于所述的主电源控制开关由触发器、开关三极管和VMOS管顺序连接而成，所述红外接收管输出接触发器CLK端，VMOS管源极接主电源输出，漏极输出受控电源，触发器清零端接单片机。
3.根据权利要求1所述的车辆电子识别征费装置，其特征在于所述的电子ID卡是由图案面、不干胶纸层，印刷天线层和纸保护层组成的三层式结构。
专利摘要本实用新型涉及一种车辆通行征费设备，为降低功耗可兼容识别EID卡和SID卡等目的而设计。由装在车上的电子ID卡，装在通道侧的车辆识别机和完成收费统计管理的主控计算机组成。识别机包括车辆通过检测器、询问信号发射器、应答信号接收器及其处理器等。ID卡接收询问信号发射应答信号，应答信号由SID卡或EID卡标识码和有效数据代码组成，用标识码控制选择工作时钟，以适配不同码速率的ID卡。检测器控制主电源控制开关给收发器加电。
文档编号G07B15/06GK2171139SQ93212180
公开日1994年7月6日 申请日期1993年5月10日 优先权日1993年5月10日
发明者宋剑波, 邓红光, 刘正林 申请人:宋剑波, 邓红光, 刘正林