一种具有北斗导航功能的OBU装置的制作方法

文档序号:11210191阅读:922来源:国知局
一种具有北斗导航功能的OBU装置的制造方法

本实用新型属于城市交通信息服务技术领域,尤其是涉及一种具有北斗导航功能的OBU装置。



背景技术:

目前,射频自动识别不停车收费系统(ETC)是世界上最先进的收费方式,它通过安装在车辆挡风玻璃上的OBU与收费站ETC车道上的RSU之间进行微波通讯,并利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理,从而达到车辆通过收费站不需停车就能交纳费用的目的,相比人工收费通道的通行能力提高了3-5倍。而随着智能交通网络的不断发展,各种路况的复杂情况也越来越复杂,而国产北斗导航系统较GPS的最大优势是具有双向通信功能,他可以向车管部门进行信息反馈,对路网车速、流量等数据进行实时采集,并解决道路车辆的拥堵问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型旨在提出一种具有北斗导航功能的OBU装置,以提供一种支持高频通信和微波通信两种通信模式、可充电、功耗低并具有北斗导航功能的OBU装置。

为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:

一种具有北斗导航功能的OBU装置,包括处理器、高频读写模块、射频模块、北斗导航模块、USB模块、显示模块、ESAM安全模块、防拆开关、微动开关、拨码开关、报警模块和电源模块,所述处理器分别信号连接至所述高频读写模块、所述射频模块、所述北斗导航模块、所述USB模块、所述显示模块、所述ESAM安全模块、所述防拆开关、所述微动开关、所述拨码开关和所述报警模块,所述处理器电连接至所述电源模块,所述射频模块和所述北斗导航模块的另一端分别与一个收发天线信号连接。

进一步的,所述电源模块包括磷酸铁锂电池、太阳能电池、LDO和超级电容,所述太阳能电池依次经过所述LDO和所述超级电容后电连接至OBU装置,所述磷酸铁锂电池直接电连接至所述OBU装置。

进一步的,所述处理器为MSP430F6系列的单片机,所述处理器与所述高频读写模块、所述射频模块、所述北斗导航模块和所述显示模块之间均通过SPI接口连接,所述处理器通过I/O串口控制所述显示模块和所述ESAM安全模块。

进一步的,所述射频模块中射频芯片的型号为BK5823,所述射频芯片信号连接至所述处理器。

进一步的,所述北斗导航模块为UC221系列的射频芯片。

进一步的,所述显示模块为LCD显示屏。

进一步的,所述USB模块的核心为miniUSB接口。

进一步的,所述报警模块包括蜂鸣器和指示灯,所述蜂鸣器和所述指示灯均信号连接至所述处理器。

进一步的,所述高频读写模块芯片的型号为BK1308。

相对于现有技术,本实用新型所述的具有北斗导航功能的OBU装置具有以下优势:

(1)本发明所述的具有北斗导航功能的OBU装置,具备ETC和北斗导航功能的,具备高频通信和微波通信两种模式,满足了人们对道路信息的多样化需求。

(2)本发明所述的具有北斗导航功能的OBU装置,采用磷酸铁锂电池和太阳能电池为OBU装置电,有效满足ETC系统数据交换时对大电流需求,同时延长了电池的使用寿命。

(3)本发明所述的具有北斗导航功能的OBU装置,设置的防拆开关,能及时检测到OBU装置是否被拆卸,保证使用效果。

(4)本发明所述的具有北斗导航功能的OBU装置,设置的电子元器件均为低功耗芯片,从而降低了OBU装置的整体功耗,有效节约电能,降低成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

图1为本实用新型实施例所述的具有北斗导航功能的OBU装置的外场应用示意图;

图2为本实用新型实施例所述的具有北斗导航功能的OBU装置的硬件电路设计功能框图;

图3为本实用新型实施例所述的电源模块的结构示意图;

图4为本实用新型实施例所述的具有北斗导航功能的OBU装置的工作状态跃迁图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种具有北斗导航功能的OBU装置,如图1至图4所示,包括处理器、高频读写模块、射频模块、北斗导航模块、USB模块、显示模块、ESAM安全模块、防拆开关、微动开关、拨码开关、报警模块和电源模块,

所述处理器分别信号连接至所述高频读写模块、所述射频模块、所述北斗导航模块、所述USB模块、所述显示模块、所述ESAM安全模块、所述防拆开关、所述微动开关、所述拨码开关和所述报警模块,所述处理器电连接至所述电源模块,

所述射频模块和所述北斗导航模块的另一端分别与一个收发天线信号连接。

所述电源模块包括磷酸铁锂电池、太阳能电池、LDO和超级电容,所述太阳能电池依次经过所述LDO和所述超级电容后电连接至OBU装置,所述磷酸铁锂电池直接电连接至所述OBU装置,本设计采用磷酸铁锂电池和太阳能电池为处理器提供供电,同时考虑到太阳能充电电路的电压转换,由于太阳能电池的功率较小,所以选用TI的一款静态电流很小的TPS78001低功耗的LDO进行电压的转换,从而转换为合适的电压为整个处理器单板供电;采用磷酸铁锂电池加超级电容来作为处理器的主要供电电源,其脉冲输出电流可达2A,可以满足ETC系统数据交换时的大电流需求,同时电池的使用寿命不小于5年。

所述处理器为MSP430F6系列的单片机,该处理器在休眠模式下的功耗极低,只有0.5uA,片内256KB Flash存储空间,18KB的RAM存储空间,支持4路SPI、2路UART等接口,片内集成有12位高精度的A/D,多个中断源,其中中断源主要是响应外部防拆、高频芯片中断请求;所述处理器与所述高频读写模块、所述射频模块、所述北斗导航模块和所述显示模块之间均通过SPI接口连接,所述处理器通过I/O串口控制所述显示模块和所述ESAM安全模块,通过单片机的片内ADC可以进行单板电池电压的检测,及时上报电池电量进行智能检测,在满足断电条件下,软件可以通过算法配置MCU将硬件系统进行断电,实现单片机休眠状态下0.5uA的低功耗。

所述射频模块中射频芯片的型号为BK5823,所述射频芯片信号连接至所述处理器,射频芯片BK5823集成了前向发送、数据接收和唤醒单元,此芯片可以完成5.8GHz调制信号的发送、接收及唤醒功能。前向使用其内部ASK调制可以通过国标,反向灵敏度(-71dbm)也满足国标。通过控制BK5823芯片的TX脚就可以实现ASK方式的调制,同时设置相应的管脚可使BK5823处于接收解调和休眠状态。

所述北斗导航模块为UC221系列的射频芯片,该芯片支持GPS/BDS双系统联合定位和单系统单独定位模式,高灵敏度基带设计,接收机可以在城市峡谷及复杂环境中仍保持出色的定位效果,采用高集成度的单芯片接收机解决方案,片内集成LNA,集成Flash,无需外接存储器,内置复位模块,无需外部复位电路,芯片的平均功耗小于60mW,64ball FBGA封装,封装尺寸小,本设计中MCU通过SPI接口形式与北斗芯片进行通讯。

所述显示模块为LCD显示屏。

所述USB模块的核心为miniUSB接口。

所述报警模块包括蜂鸣器和指示灯,所述蜂鸣器和所述指示灯均信号连接至所述处理器。

所述高频读写模块核心芯片的型号为BK1308,该芯片支持ISO14443/MIFARE协议,BK1308通过SPI与MCU通讯,该芯片支持四线SPI接口,最大传输速率可达20Mbps。

一种具有北斗导航功能的OBU装置的工作原理为:

将具有北斗导航功能的OBU装置安装在汽车前挡风玻璃上,当汽车通过收费站的ETC车道时,OBU装置与安装在龙门架上的RSU之间进行微波通讯,同时用户还可以通过OBU装置上设置的北斗导航功能进行路况的选择及各种路况信息的反馈;

当OBU装置被安装到车上时,微动开关置于NO端,经激活功能后,以后每次上电时单片机都要先将ESAM安全模块中拆卸计数器减1,如果减后为0,则说明OBU装置被拆卸,在显示模块上显示标签已被拆卸,并且不能完成交易,若需要重新使用则需再次激活;

由于OBU采用的是电池供电,对电池的使用寿命有要求,本发明的优势是通过CPU能够对各个模块的工作状态及低功耗状态进行有效的上下电控制。

本发明设计中单片机单板供电由电源总开关控制;

射频芯片BK5823的供电受防拆开关控制,防拆开关按下状态时射频芯片的硬件上电,当防拆开关松开时射频芯片的硬件掉电;

13.56MHz芯片BK1308的供电以及外设ESAM安全模块和显示模块的供电可以通过MCU的I/O控制。

MCU在本系统中有Normal和PowerDown两种工作模式。

在PowerDown模式时,MCU可以通过射频模块唤醒中断、防拆开关松开中断、IC卡拔出中断、看门狗中断、功能按键中断和定时器中断产生中断信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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