专利名称：车辆射频识别无线基站及射频通信系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线基站，特别是涉及一种应用于诸如口岸、港口 、 保税区、重要仓库等需要对车辆进行査验通行场所的车辆射频识别无线基站 及射频通信系统。
背景技术：
射频自动识别不停车收费系统(ETC)是目前先进的路桥收费方式。通 过安装在车辆挡风玻璃上的电子卡与设置在收费站车道上的无线基站之间 的短程通讯，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 通过路桥收费站不需停车就能交费的目的。
然而，将现有ETC应用于出入境车辆通道空间相邻、车辆流向复杂， 车流密度高，车辆间距密集的口岸、港口、保税区等场所时，车载射频识别 卡与无线基站之间的通信信息容易丢失以及多个车载射频识别卡通信与无 线基站之间的通信容易发生干扰，从而造成无线基站采集数据的准确性低。
实用新型内容
本实用新型的目的之一是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种通信 信息不易丢失、抗干扰能力强以及数据采集准确的车辆射频识别无线基站。
本实用新型的目的之二是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种通信 信息不易丢失、抗干扰能力强以及数据采集准确的射频通信系统。
为实现上述目的之一，本实用新型提供了一种车辆射频识别无线基站， 包括均独立工作的发射信号的唤醒射频模块、发射信号的场定位射频模块、 多个接收信号的数据射频模块及电源模块，该电源模块与各射频模块连接。
该车辆射频识别无线基站还包括分别与各射频模块连接的唤醒天线、场 定位天线和数据天线。
该车辆射频识别无线基站还包括一基站控制器，所述唤醒射频模块、场
4定位射频模块、多个数据射频模块均与该基站控制器连接。
该车辆射频识别无线基站包括至少两个交替发射信号的唤醒射频模块。 所述唤醒射频模块、场定位射频模块和多个接收信号的数据射频模块工
作于433MHz频段，该车辆射频识别无线基站还包括一工作于920MHz频段 的接收数据的射频接收模块和电源模组，射频接收模块分别与基站控制器和 电源模组连接。
为实现上述目的之二，本实用新型提供了一种射频通信系统，包括车辆 射频识别无线基站和车载射频识别卡，其特征是该车辆射频识别无线基站 包括均独立工作的发射信号的唤醒射频模块、发射信号的场定位射频模块、 多个接收信号的数据射频模块、电源模块以及分别与各射频模块连接的唤醒 天线、场定位天线和数据天线，电源模块与各射频模块连接；车载射频识别 卡具有微控制器及用于接收收发和发射信号的射频收发模块，该射频收发模 块与该微控制器连接。
所述车载射频识别卡还包括一与所述微控制器连接的震动感测模块。
所述车辆射频识别无线基站还包括一基站控制器，所述唤醒射频模块、 场定位射频模块、多个数据射频模块均与该基站控制器连接。
所述车辆射频识别无线基站包括至少两个交替发射信号的唤醒射频模块。
所述唤醒射频模块、场定位射频模块和多个接收信号的数据射频模块工 作于433MHz频段，该车辆射频识别无线基站还包括一工作于920MHz频段 的接收数据的射频接收模块、电源模组及接收天线，射频接收模块分别与基 站控制器、电源模组及接收天线连接；车载射频识别卡的射频收发模块工作 于433MHz频段，且该车载射频识别卡还包括一工作于433MHz频段的发送 数据的射频发射模块，该射频发射模块与微控制器连接。
由于本实用新型射频通信系统通过车辆射频识别无线基站的各射频模 块独立工作，从而将发射信号的醒射频模块、场定位射频模块和接收信号的 数据射频模块分离，因此车载射频识别卡与车辆射频识别无线基站之间的通 信信息不易丢失且避免了多个车载射频识别卡通信与车辆射频识别无线基 站之间的通信干扰，从而使车辆射频识别无线基站采集数据的准确性高。
在说明书附图中
图1为车辆射频识别无线基站的电路方框图。
图2为车载射频识别卡的电路方框图。
图3为某一场所内车辆射频识别无线基站的布置图。
图4为车辆射频识别无线基站发射的唤醒码的结构图。
图5为车辆射频识别无线基站发射的场定位码的结构图。
图6为车辆射频识别无线基站发射的基站应答码的结构图。 图7为车载射频识别卡上报的卡编号上报码的结构图。 图8为车载射频识别卡上报的卡数据上报码的结构图。 图9为车载射频识别卡上报的漏报数据码的结构图。 图10为另一实施例车辆射频识别无线基站的电路方框图。 图11为另一实施例车载射频识别卡的电路方框图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、结构特征、所达成的目的及效果， 下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1和图3，本实用新型射频通信系统应用于诸如口岸、港口、 保税区等场所，包括多个设置在该等场所的车辆射频识别无线基站100以及 设置于车辆上的车载射频识别卡200，车载射频识别卡200与车辆射频识别 无线基站100之间进行通信，以识别出进入该场所的车辆。
请再参阅图l，车辆射频识别无线基站100包括一基站控制器110、多 个唤醒射频模块120、多个场定位射频模块130、多个数据射频模块140、 电源模块150以及分别与各射频模块120、 130、 140连接的唤醒天线160、 场定位天线170和数据天线180。上述各射频模块120、 130、 140均与基站 控制器110连接。电源模块150与各射频模块120、 130、 140连接以为其提 供稳定、线性的通信级直流电源。在本实施例中，车辆射频识别无线基站 100具有四个唤醒射频模块120、两个场定位射频模块130和八个数据射频 模块140，该四个唤醒射频模块120、两个场定位射频模块130和八个数据 射频模块140组成第一射频单元，该单元工作于433MHz频段。
基站控制器110为工控机，其通过基站控制软件记录数据射频模块140 通过数据天线180采集到的车载射频识别卡200上报的数据，然后将车载射频识别卡200上报的数据处理后通过网络传送到后台服务器(图中未示)， 并从后台服务器取得反馈数据并将该反馈数据处理后通过场定位射频模块 130和场定位天线170发送到车载射频识别卡200。
该四个唤醒射频模块120均分别与基站控制器110连接，其中两个唤醒 射频模块120为工作模块，处于工作状态，另外两个唤醒射频模块120为备 用模块。处于工作状态的两唤醒射频模块120交替工作以通过相应的唤醒天 线160定时发送唤醒码，从而避免一个唤醒射频模块120长期连续发送数据 而导致其损坏，此处两唤醒射频模块120交替工作并非仅限于两唤醒射频模 块120分别依序间隔相等时间发送唤醒码，只要两唤醒射频模块120能有工 作替换，且不同时工作即可。该两唤醒射频模块120交替工作而通过相应的 唤醒天线160定时发送唤醒码从而形成一个唤醒信道。
该两场定位射频模块130均分别与基站控制器110连接，该两场定位射 频模块130同时交替工作并通过相应的场定位天线170发送场定位码和基站 应答码，从而形成一个场定位信道。
八个数据射频模块140均分别与基站控制器110连接，该八个数据射频 模块140独立工作以通过相应的数据天线180接收数据，从而形成8个数据 信道以接收车载射频识别卡200选择上述某一数据信道上报数据(容后详 述)。
请再参阅图2，车载射频识别卡200具有一微控制器201以及分别与该 微控制器201连接的射频收发模块202、 PDA通信模块203、 LED显示模块 204、复位模块205、时钟模块206、电源电路模块207、电池检测模块208、 震动感测模块209和语音模块210。
在本实施中，微控制器201的型号为MSP430F2350，射频收发模块202 工作于433MHz频段，且该射频收发模块202在微控制器201控制下形成可 相互切换的10个分别与车辆射频识别无线基站100的各信道120、 130、 140 相应的信道，该10信道分别为一个唤醒信道、 一个场定位信道和八个数据 信道。
PDA通信模块203用于PDA向车载射频识别卡200内写入数据。LED 显示模块204在微控制器201的控制下通过改变LED的颜色来显示车载射 频识别卡200的工作状态。复位模块205可对车载射频识别卡200进行复位。 时钟模块206用于向微控制器201提供工作时钟。电源电路模块207用于与电池连接，从而为微控制器201提供工作电源。电池检测模块208用于检测 电池的电量。震动感测模块209用于感测车辆的震动，从而判别车辆是否处 于行驶状态，进而使车载射频识别卡200处于省电模式或工作模式以达成省 电的目的。语音模块210在微控制器201的控制下通过发音提示车辆驾驶员。
请参阅图3，在一场所内设置五个车辆射频识别无线基站IOO，该五个车 辆射频识别无线基站100均处于唤醒信号覆盖区300范围内，该五个车辆射频 识别无线基站100分别确定了五个场定位信号覆盖区310、 320、 330、 340、 350。
请参阅图1至图4， 一车辆射频识别无线基站100通过唤醒信道发出唤醒 码，该唤醒码具有四个字节(每个字节8个比特，共32个比特)，其中第一个 字节为唤醒命令字、第二字节为场强阀值、第三个字节为时间值、第四个字 节为识别值。微控制器201控制射频收发模块202处于唤醒信道以接收车辆射 频识别无线基站100发出的唤醒码，微控制器201根据唤醒命令字判断收到的 为唤醒码，微控制器201将唤醒码的场强阀值与其射频收发模块202接收车辆 射频识别无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值进行对比，当射频收发 模块202接收车辆射频识别无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值大于 场强阀值时，车载射频识别卡200的射频收发模块202在微控制器201控制下切 换到场定位信道。该场强阀值可根据不同的场所人为设置，从而使车载射频 识别卡200能适应不同的场所。
车载射频识别卡200根据时间值的最高位确定休眠时间的长短，并根据时 间值的后七位确定向相应车辆射频识别无线基站100的数据信道再次上报数 据的时间，以上报漏报数据码(容后详述)。时间值的最高位根据具体情况人 为设置，若时间值的最高位设置为l，则车载射频识别卡200设置在该场所内 的休眠时间为T1;若时间值的最高位设置为O,车载射频识别卡200根据唤醒 码、场定位码和震动感测模块209判断车辆的状态，若车辆在场所内并且处于 运动状态，车载射频识别卡200设置休眠时间为T2;若车辆在场所内并处于 静止状态，车载射频识别卡200设置休眠时间为T3;若车辆不在场所内，车 载射频识别卡200设置休眠时间为T4，其中T1〈T2〈T3〈T4，因此，车载射频 识别卡200通过设置休眠时间，从而既满足工作的需要又达成省电的目的。
车载射频识别卡200根据识别值判断是否处于车辆射频识别无线基站100 的场定位信号覆盖区内。车载射频识别卡200根据识别值的前四位判别是否接 收场定位码，若微控制器201控制射频收发模块202接收车辆射频识别无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值大于识别值的前四位值，则车载射频
识别卡200的场定位信道接收车辆射频识别无线基站100的场定位信道发射的 场定位码，否则车载射频识别卡200不接收场定位码。车载射频识别卡200根 据识别值的后四位判别是否退出该基站或场所，若微控制器201控制射频收发 模块202接收车辆射频识别无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值大 于识别值的后四位值，则车载射频识别卡200仍在相应的车辆射频识别无线基 站100的场定位信号覆盖区内，若其小于识别值的后四位值，则车载射频识别 卡200退出相应的车辆射频识别无线基站100，且若随后车载射频识别卡200 收到车辆射频识别无线基站100的唤醒信道发射电磁波的场强值小于唤醒码 的场强阀值，则车载射频识别卡200退出该场所。
请参阅图l、图2、图3和图5，车辆射频识别无线基站100通过场定位信道 发出场定位码，在本实施例中，其具有六个字节，其中第一个字节为场定位 命令字、第二字节为基站编码、第三个字节为场强登入阀值、第四个字节为 信道状态码、第五个字节为数据长度值、第六个字节为校验码。
微控制器201控制射频收发模块202处于场定位信道以接收车辆射频识别 无线基站100发出的场定位码，微控制器201根据场定位命令字判断收到的为 场定位码。微控制器201根据基站编码确定发射该场定位码的是场所内哪个车 辆射频识别无线基站100发出的。微控制器201将射频收发模块202接到车辆射 频识别无线基站100的场定位信道发射电磁波的场强值与场强登入阀值进行 对比，当射频收发模块202接收的该场强值大于场强登入阀值时，车载射频识 别卡200的射频收发模块202在微控制器201控制下随机切换到一个数据信道。 微控制器201根据信道状态码判断车辆射频识别无线基站100的数据信道是否 有损坏，从而避免向车辆射频识别无线基站100的已损坏的数据信道发送数 据，而造成车辆射频识别无线基站100无法接收数据。微控制器201根据数据 长度值判断场定位码的长度，从而避免由于设置场定位码以包含其它信息而 造成场定位码的长度发生变化。
请参阅图7和图8，车载射频识别卡200的数据信道向车辆射频识别无线基 站100的数据信道上报的数据分为卡编号上报码和卡数据上报码，以适应不同 的车辆上报数据需要，如设置在客车上的车载射频识别卡200上报卡编号上报 码、设置在货车上的车载射频识别卡200上报卡数据上报码。
卡编号上报码具有六个字节，其中第一个 节为卡上报命令字、第二字节为电子卡场强值、第三和第四个字节为卡编码、第五个字节为基站编码、 第六个字节为校验码。
请再参阅图1和图2，车辆射频识别无线基站100将卡编号上报码处理后上 报后台服务器。后台服务器根据电子卡场强值确定车载射频识别卡200收到车 辆射频识别无线基站100的场定位信道发射的电磁波的场强;后台服务器根据 卡编码确定与该卡编码对应的车辆；后台服务器根据基站编码判断具有车载 射频识别卡200的车辆的路径，从而判端车辆的入境和处境，如图3所示。
卡数据上报码与卡编号上报码相似，不同之处在于卡数据上报码还包 括一个字节的数据长度值、 一个字节的数据包序号和n个字节的申报数据(其 中，n^1)，从而后台服务器能获得车载射频识别卡200上报的申报数据内容， 该申报数据是由PDA通过PDA通信模块203预先导入车载射频识别卡200内 的，如货物的种类、数量等等。
车辆射频识别无线基站100收到车载射频识别卡200上报的卡编号上报码 或卡数据上报码后，车辆射频识别无线基站100的场定位信道发出基站应答 码。请参阅图6，基站应答码与场定位码相似，不同之处在于基站应答码还 包括三个字节的卡信息码。卡信息码具有两个字节的卡编码和一个字节的卡 状态码。车载射频识别卡200根据唤醒码的时间值后七位设置接收车辆射频识 别无线基站100发出基站应答码的时间，若车载射频识别卡200在该时间内未 收到基站应答码，则车载射频识别卡200上报漏报数据码，漏报数据码也分为 两种，其分别与卡编号上报码和卡数据上报码相似，不同之处在于该两种 漏报数据码均还包括一漏报基站编码。在本实施例中，仅给出与卡编号上报 码相似的一种漏报数据码，如图9所示。
由上所述，本实用新型射频通信系统的车辆射频识别无线基站100的唤醒 信道、场定位信道和多个数据信道均独立工作，使车载射频识别卡200的唤醒 信道、场定位信道和数据信道相互切换以与车辆射频识别无线基站100的相应 信道对应，通过车辆射频识别无线基站100的唤醒信道发射唤醒码，车载射频 识别卡200通过其唤醒信道接收唤醒码后切换到场定位信道;车辆射频识别无 线基站100的场定位信道发射场定位码，车载射频识别卡200通过其场定位信 道接收场定位码后切换到一数据信道向车辆射频识别无线基站100的相应数 据信道上报数据，由于车辆射频识别无线基站100的各信道独立工作，车载射 频识别卡200切换到一数据信道向车辆射频识别无线基站100上报数据，因此车载射频识别卡200与车辆射频识别无线基站100之间的通信信息不易丢失且 避免了多个车载射频识别卡200与车辆射频识别无线基站100之间的通信干 扰，从而使车辆射频识别无线基站100采集数据的准确性高。
请参阅图9和图10，其揭示了本实用新型射频通信系统的另一实施例。 在本实施例中，车辆射频识别无线基站100'与上一实施例中的车辆射频识 别无线基站100的结构类似，其不同之处在于该车辆射频识别无线基站 100'还包括一第二射频单元及一接收天线191，且该第二射频单元具有一 射频接收模块190及与该射频接收模块l卯连接的电源模组192。射频接收 模块l卯与接收天线191连接以接收车载射频识别卡200，上报的数据，且 该射频接收模块190工作于920MHz频段并以跳频的方式形成多个数据信 道，以避免多个车载射频识别卡200'上报数据而造成数据冲突。
在本实施例中，该车载射频识别卡200'与上一实施例中的车载射频识 别卡200的结构类似，其不同之处在于车载射频识别卡200，还包括一射 频发射模块211，该射频发射模块211也工作于920MHz频段，当车载射频 识别卡200'从休眠状态被激活后，射频发射模块211在微控制器201的控 制下上报数据。
由于433MHz频段电磁波的绕射能力强、穿透力好，该频段的可靠传输 距离约300~500米，然而这也造成不便于具体稽査某一车辆。而920MHz 频段电磁波的定向性好，穿透能力弱，可靠传输距离约20 50米，在一场所 内有大量车辆时，通过识读装置可以迅速的查找相应的车辆以便于稽查。
若车载射频识别卡200'的射频收发模块202正常，则基站控制器110 控制第一射频单元接收车载射频识别卡200，的射频收发模块202上报的数 据，而控制第二射频单元不接收车载射频识别卡200'的射频发射模块211 上报的数据；若车载射频识别卡200'的射频收发模块202损坏后，则射频 接收模块190与接收天线191接收车载射频识别卡200'通过射频发射模块 211上报的数据。
由于采用920MHz频段和433MHz频段相结合的方式，这既可适用口岸、 港口、保税区等场所，同时数据传输准确性高、抗干扰能力强、从而使车载 射频识别卡200'与车辆射频识别无线基站100'的通信稳定、可靠。
本实用新型由上述揭露的技术方案，可达到所述目的和效果，然而以上 所揭露仅为本实用新型的较佳实施例，自不能以此限定本实用新型的权利范围，至于本实用新型的其它等效修饰或变化，均应涵盖在本实用新型的权利 要求范围内。
权利要求1、一种车辆射频识别无线基站，其特征是该车辆射频识别无线基站包括均独立工作的发射信号的唤醒射频模块(120)、发射信号的场定位射频模块(130)、多个接收信号的数据射频模块(140)及电源模块(150)，该电源模块(150)与各射频模块(120、130、140)连接。
2、 根据权利要求1所述的车辆射频识别无线基站，其特征是该车辆 射频识别无线基站还包括分别与各射频模块(120、 130、 140)连接的唤醒 天线(160)、场定位天线(170)和数据天线(180)。
3、 根据权利要求1所述的车辆射频识别无线基站，其特征是该车辆 射频识别无线基站还包括一基站控制器(110)，所述唤醒射频模块(120)、 场定位射频模块(130)、多个数据射频模块(140)均与该基站控制器(110) 连接。
4、 根据权利要求3所述的车辆射频识别无线基站，其特征是该车辆 射频识别无线基站包括至少两个交替发射信号的唤醒射频模块(120)。
5、 根据权利要求4所述的车辆射频识别无线基站，其特征是所述唤 醒射频模块(120)、场定位射频模块(130)和多个接收信号的数据射频模 块(140)工作于433MHz频段，该车辆射频识别无线基站还包括一工作于 920MHz频段的接收数据的射频接收模块(190)和电源模组(192),射频 接收模块(190)分别与基站控制器(110)和电源模组(192)连接。
6、 一种射频通信系统，包括车辆射频识别无线基站(100)和车载射频 识别卡(200)，其特征是该车辆射频识别无线基站包括均独立工作的发射 信号的唤醒射频模块(120)、发射信号的场定位射频模块(130)、多个接收 信号的数据射频模块(140)、电源模块(150)以及分别与各射频模块(120、 130、 140)连接的唤醒天线(160)、场定位天线(170)和数据天线(180), 电源模块(150)与各射频模块(120、 130、 140)连接；车载射频识别卡(200) 具有微控制器(201)及用于接收收发和发射信号的射频收发模块(202)， 该射频收发模块(202)与该微控制器(201)连接。
7、 根据权利要求6所述的射频通信系统，其特征是所述车载射频识 别卡(200)还包括一与所述微控制器(201)连接的震动感测模块(209)。
8、 根据权利要求6所述的射频通信系统，其特征是所述车辆射频识别无线基站还包括一基站控制器(110)，所述唤醒射频模块(120)、场定位 射频模块(130)、多个数据射频模块(140)均与该基站控制器(110)连接。
9、 根据权利要求8所述的射频通信系统，其特征是所述车辆射频识 别无线基站包括至少两个交替发射信号的唤醒射频模块(120)。
10、 根据权利要求6所述的射频通信系统，其特征是所述唤醒射频模 块(120)、场定位射频模块(130)和多个接收信号的数据射频模块(140) 工作于433MHz频段，该车辆射频识别无线基站还包括一工作于920MHz 频段的接收数据的射频接收模块(190)、电源模组(192)及接收天线(191)， 射频接收模块(190)分别与基站控制器(110)、电源模组(192)及接收天 线(191)连接；车载射频识别卡(200)的射频收发模块(202)工作于433MHz 频段，且该车载射频识别卡(200)还包括一工作于433MHz频段的发送数 据的射频发射模块(211)，该射频发射模块(211)与微控制器(201)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种车辆射频识别无线基站，包括均独立工作的发射信号的唤醒射频模块、发射信号的场定位射频模块、多个接收信号的数据射频模块及电源模块，该电源模块与各射频模块连接。由于车辆射频识别无线基站的各射频模块独立工作，从而将发射信号的醒射频模块、场定位射频模块和接收信号的数据射频模块分离，因此车载射频识别卡与车辆射频识别无线基站之间的通信信息不易丢失且避免了多个车载射频识别卡通信与车辆射频识别无线基站之间的通信干扰，从而使车辆射频识别无线基站采集数据的准确性高。
文档编号G06K9/00GK201341134SQ20092013003
公开日2009年11月4日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者丁晓云, 斧 张, 缪晓明, 胡常青 申请人:深圳鼎识科技有限公司