用于etc系统的车载电子标签识别定位装置及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及ETC领域，具体地，涉及一种用于ETC系统的车载电子标签识别定位装置和一种用于ETC系统的车载电子标签识别定位方法。
【背景技术】
[0002]高速公路电子不停车收费系统(Electronic Toll collect1n，简称为ETC)是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。系统通过路侧天线(RSU)与车载电子标签(OBU)之间的专用短程通信，在不需要司机停车和其他收费人员操作的情况下，自动完成收费处理过程。近年来，随着国民经济和交通运输业务的快速增长，特别是公路交通拥堵问题日益严重，ETC电子不停车收费系统的应用已经受到越来越多的国家和地区的相关部门的关注。ETC电子不停车收费方式，具有全自动、快速便捷、非现金交易、大容量等特点，在当前高速公路收费站点车辆拥堵问题日益突出、扩建收费车道涉及大量征地拆迁及繁琐的上报审批工作和建设资金投入、收费运营管理成本不断增加等情况下，逐步发展和实施ETC是解决这些问题的有效的手段。
[0003]在现有技术中，射频信号收发由同一个天线来完成，该收发一体天线在开关控制下执行收发功能切换，并且发射覆盖范围和接收覆盖范围相同。如图1所示，当在该覆盖范围中存在多个OBU时，会出现OBU识别和定位模糊问题，很容易产生跟车干扰，导致出现未对前车扣费而是对后车扣费等误扣费情况。现有ETC系统还可能由于本车道RSU和OBU与邻车道RSU和OBU的相互影响产生邻道干扰。如果为了降低跟车干扰和邻道干扰一味减小RSU覆盖范围，则会出现待扣费OBU已通过该覆盖范围但付费过程还未完成的情况，使得交易成功率明显降低。
[0004]目前ETC系统兼顾通车速度、交易成功率、跟车干扰和邻道干扰等因素，通常将RSU的覆盖范围设置为6.5mX 3.0m左右，但其应对跟车干扰、邻道干扰等问题的效果并不理想，交易成功率也有待进一步提闻。。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种装置，该装置能够准确识别待检测区域中的一个或多个OBU。本发明还提供了一种识别待检测区域中的一个或多个OBU的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供一种用于ETC系统的车载电子标签识别定位装置，该识别定位装置包括:天线阵列，包括发射天线和多个接收天线，所述多个接收天线用于接收来自车载电子标签的射频信号；多个接收处理单元，与所述多个接收天线一一对应，用于将所述多个接收天线接收的所述射频信号转换为对应的多路数字基带信号；多个数字波束形成单元，与多个接收覆盖范围一一对应，每个所述数字波束形成单元接收所述多路数字基带信号并进行数字波束形成处理，以形成对应于所述接收覆盖范围的数字波束；以及OBU识别单元，从所述数字波束中提取车载电子标签ID，以确定与所述车载电子标签ID关联的所述车载电子标签位于哪个接收覆盖范围。
[0007]优选地，权衡接收精度和系统成本以及系统复杂度，所述天线阵列可包括3-6个接收天线。
[0008]优选地，该识别定位装置还包括波束控制器，所述波束控制器能够通过调整加权值来控制所述多个数字波束形成单元中任意一者形成的所述数字波束对应的所述接收覆盖范围，所述加权值被用于在所述数字波束形成处理中对所述多路所述数字基带信号进行加权合并。
[0009]优选地，相邻的所述接收覆盖区域互不重叠或者部分重叠。
[0010]优选地，所述数字波束形成单元对应地的接收覆盖范围能被自适应地调整，以跟踪所述车载电子标签中的至少一者。
[0011]优选地，所述多个数字波束形成单元中的部分或全部所述数字波束形成单元能被关闭。
[0012]优选地，考虑通车速度、交易时间、定位精度等因素，可将RSU的整个覆盖区域划分为3-6个接收覆盖区域，即所述数字波束形成单元的数目为3-6。
[0013]优选地，每个所述数字波束对应的所述接收覆盖范围沿道路方向的长度被设置为
2.8米?3.2米。
[0014]优选地，该识别定位装置还包括OBU选择单元，所述OBU选择单元根据识别出的所述车载电子标签与该识别定位装置之间的距离，选择将要进行交易的车载电子标签。
[0015]本发明还提供了一种用于ETC系统的车载电子标签识别定位方法，该识别定位方法包括:向发射覆盖范围发射射频信号；采用多个接收天线接收来自所述车载电子标签的射频信号；将所述多个接收天线接收的所述射频信号转换为多路数字基带信号；对所述多路数字基带信号进行数字波束形成处理，以形成与接收覆盖范围相对应的数字波束；以及从与所述接收覆盖范围相对应的所述数字波束中提取车载电子标签ID信息，以定位与所述车载电子标签ID信息关联的所述车载电子标签。
[0016]优选地，权衡接收精度和系统成本以及系统复杂度，使用的所述接收天线的数目为3-6个。
[0017]优选地，该识别定位方法还包括:调整用在所述数字波形形成处理中用于加权合并所述多路数字基带信号的加权值，来控制形成的所述数字波束对应的所述接收覆盖范围。
[0018]优选地，相邻的所述接收覆盖区域互不重叠或者部分重叠。
[0019]优选地，该识别定位方法还包括:自适应地调整所述数字波束对应的所述接收覆盖范围，来跟踪所述车载电子标签中的至少一者。
[0020]优选地，形成的所述数字波束的数目可为3-6个，以分别与3-6个接收覆盖区域相对应。
[0021]优选地，每个所述数字波束对应的所述接收覆盖范围沿道路方向的长度被设置为
2.8米?3.2米。
[0022]优选地，该识别定位方法还包括:根据提取的所述车载电子标签ID对应的车载电子标签与所述接收天线之间的距离，选择将要进行交易的车载电子标签。
[0023]本发明结合多天线接收技术和数字波束形成技术，将RSU的整个覆盖区域划分为多个接收覆盖范围，从而能获得更准确的OBU位置信息，并能识别整个覆盖区域内的多个0BU，可以有效提升ETC系统的抗跟车干扰和抗邻道干扰性能，同时有利于增大每个车道的RSU的覆盖径深(即沿道路方向的长度)，提高交易成功率。
[0024]并且，本发明公开的方案可通过数字信号处理在基带数字端完成波束成形处理。相对于模拟波束形成技术，本申请具有可形成更多波束、成本低、灵活性高、可采用自适应算法、可采用数字域实时校正等显著优势，并且还易于通过软件等对算法进行升级。
[0025]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0026]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0027]图1示出了现有ETC系统中RSU和车载OBU间的发射/接收示意图；
[0028]图2示出了根据本发明实施例的用于ETC系统的车载OBU识别定位装置的结构示意图；
[0029]图3示出了根据本发明的一个实施例的在ETC系统中划分的接收覆盖范围示意图；
[0030]图4示出了根据本发明的另一实施例的在ETC系统中划分的接收覆盖范围示意图；
[0031]图5示出了根据本发明的实施例的用于ETC系统的车载OBU识别定位方法的流程图。
[0032]附图标记说明
[0033]11、天线阵列12、接收处理单元
[0034]13、数字波束形成单元 14、OBU识别单元
[0035]16、OBU选择单元
【具体实施方式】
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