专利名称：电子不停车收费装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于车辆道路收费系统，具体涉及一种电子不停车收费装置。
背景技术：
电子不停车收费(Electronic Toll Collection,简称ETC)是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费方式，它的最大特点是车辆可以以较高的速度通过收费口，无须在收费站停车交费。采用ETC可以使公路收费走向无纸化、无现金化管理，可以从根本上杜绝收费票款的流失现象，解决公路收费中的财务管理混乱问题。随着国家标准GB/T20851《电子收费专用短程通信》在2007年3月17日的正式发布和交通部门的大力宣贯的推广。中国不停车收费领域发展的标准之争终于告一段落。在这之前的欧洲标准，日本标准和国标之争，915M产品，2. 4G产品和5. 8G产品之争终于尘 埃落地。中国选择了自己的标准，5. SG。5. 8GHz频段背景噪声小，而且解决该频段的干扰和抗干扰问题要比解决915MHz和2. 4GHz容易。我国高速公路网中存在的普遍情况路网中车流量分布总体呈现不均匀性，多数收费口车流量较少，也存在少数车流量大，特别是一些经济发达地区开始出现常发性拥挤的收费断面。如果采用全面铺开的发展策略，即每个出入口均设有ETC车道，则将会存在以下问题ETC系统规模大，一次性投资高，，建设周期长风险大；对于车流量小的断面需要单独劈出一个ETC专用车道，利用率低不经济。同时如果没有备份车道，系统的可靠性无法保证。因此各地在建设ETC时预先需要对用户需求进行调研。根据实际情况，采用合适的ETC发展策略，将会影响车载单元的选型，影响到路网中ETC与MTC的融合程度。由于我国已经在使用ETC系统大都是与国外设备生产商合作进行试验，从国外引进2. 4GHz等频率的电子收费技术和设备，与我国的国标不相符，导致ETC技术应用没有从高速公路联网收费通盘考虑，彼此相互割裂，难以兼容。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电子不停车收费装置，通过分析不停车收费系统的硬件组成、工作原理，选择合适的通信频率和芯片，设计了射频识别电路，达到识别电子标签的目的；读卡器可接收2. 4GHz,5. 8GHz这两种频率，设计了 CAN通信接口电路及其接口保护电路，将读卡器采集的电子标签信息传送到收费站主机。读卡器采用半主动组合式ETC技术，即“两片式电子标签+双界面CPU卡”的技术方案，实现了人工半自动收费方式和电子不停车收费方式的有机结合和集成，通过双界面CPU卡作为非现金支付卡(储值卡/记账卡)实现电子支付，通过两片式电子标签实现不停车收费，从而实现ETC系统与人工半自动收费的兼容。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现—种电子不停车收费装置，特征在于包括电子标签和读卡器，所述电子标签包括电源模块、电子标签主控单片机和电子标签射频模块，电子标签主控单片机与电子标签射频模块通过SPI接口连接，电源模块分别与电子标签主控单片机和电子标签射频模块连接；所述读卡器包括CAN通信接口、读卡器主控单片机和读卡器射频模块，CAN通信接口连接读卡器主控单片机，读卡器主控单片机与读卡器射频模块通过SPI接口连接；所述电子标签与所述读卡器通过电子标签射频模块和读卡器射频模块通信连接。所述读卡器射频模块包括2. 4G射频模块和5. 8G射频模块；所述读卡器主控单片机包括第一微控制器和第二微控制器。所述2. 4G射频模块与第一微控制器连接；5. 8G射频模块与第二微控制器连接。所述电子标签射频模块内设有2. 4G射频芯片，所述电子标签主控单片机是与
2.4G射频芯片相对应的微控制器；或者所述电子标签射频模块内设有5. SG射频芯片，所述电子标签主控单片机是与5. SG射频芯片相对应的微控制器。 本实用新型的有益效果为I、集中了 ETC收费系统的优点使其和MTC收费系统相结合，两者互为补充，具有支付手段丰富、交费快捷、通行能力强等特点。2、收费站现行的人工收费系统作为ETC系统的备份支付系统，使得系统可靠性大大提高。尤其是在ETC系统出现故障时，人工收费系统仍可以正常工作，解决车辆的通行问题。3、本文设计的读卡器可以接收2. 4GHz,5. 8GHz这两种频率，可以兼容CAN总线的传输方式，可以在这两种频率模块的基础上增加其他频率模块，为全国联网收费打基础，有效地推进ETC在我国的发展。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图I是本实用新型实施例所述的电子不停车收费装置的结构框图；图2是本实用新型实施例所述的读卡器的结构图；图3是本实用新型实施例所述的电子标签的结构图。图中I、读卡器；1. I、CAN通信接口 ；1. 2、读卡器主控单片机；1. 2. I、第一微控制器；
1.2. 2、第二微控制器；1. 3、读卡器射频模块；1. 3. 1,2. 4G射频模块；1. 3. 2,5. 8G射频模块；
2、电子标签；2.I、电源模块；2. 2、电子标签主控单片机；2. 3、电子标签射频模块。
具体实施方式
如图1-2所示，本实用新型实施例所述的电子不停车收费装置，包括读卡器I和电子标签2，所述读卡器I包括CAN通信接口 I. I、读卡器主控单片机I. 2和读卡器射频模块
I.3，CAN通信接口 I. I连接读卡器主控单片机I. 2，读卡器主控单片机I. 2与读卡器射频模块I. 3通过SPI接口连接；所述电子标签2包括电源模块2. I、电子标签主控单片机2. 2和电子标签射频模块2. 3，电子标签主控单片机2. 2与电子标签射频模块2. 3通过SPI接口连接，电源模块2. I分别与电子标签主控单片机2. 2和电子标签射频模块2. 3连接；所述电子标签2与所述读卡器I通过电子标签射频模块2. 3和读卡器射频模块I. 3通信连接；所述读卡器射频模块I. 3包括2. 4G射频模块I. 3. I和5. 8G射频模块I. 3. 2 ;所述读卡器主控单片机I. 2包括第一微控制器I. 2. I和第二微控制器I. 2. 2。所述2. 4G射频模块I. 3. I与第一微控制器I. 2. I连接；5. 8G射频模块I. 3. 2与第二微控制器I. 2. 2连接。如图3所示，所述电子标签射频模块2. 3内设有2. 4G射频芯片，所述电子标签主控单片机2. 2是与2. 4G射频芯片相对应的微控制器。通过分析不停车收费中射频识别系统的硬件组成、工作原理，选择合适的通信频率和芯片，设计了射频识别电路，达到识别电子标签的目的；读卡器可接收2. 4GHz,5. 8GHz这两种频率，通过CAN通信接口电路及其接口保护电路，将读卡器采集的电子标签信息传送到收费站主机。读卡器主要任务是控制射频模块向电子标签发射读取信号，与电子标签进行通信，将电子标签内的信息传输到收费站主机进行处理。设计读卡器射频模块电路时，我们通过SPI总线实现射频芯片与主控单片机的通信。当读卡器接收到电子标签发来的信息后，读卡器内主控单片机通过内置CAN控制器连接到CAN收发器上，再由CAN收发器将电子标·签信息通过CAN总线传送给主机进行处理。读卡器内部有两个频率(2. 4G和5. 8G)的射频模块，分别由各自的微控制器控制。电子标签中存储着被识别物体的相关信息，每个电子标签都含有惟一的编码，用来表示电子标签所附着的物体。电子标签的作用是对应不同的读卡器，发送相应的信息到读卡器，并接收读卡器发来的指令。电子标签也采用休眠和唤醒机制，进入通信区域时，读卡器发射的唤醒信号唤醒电子标签，进入正常工作状态，交易结束后回复到休眠状态，以最大程度节约功耗，保证在电池供电的方式下，增加电子标签正常使用寿命。电子标签主要由微控制芯片和射频芯片以及电源构成，将电子标签中的微控制芯片的SPI接口与射频模块相应的SPI 口互连，实现模块之间的数据传递或实现微控制芯片向射频模块发出控制命令。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电子不停车收费装置，特征在于包括电子标签和读卡器，所述电子标签包括电源模块、电子标签主控单片机和电子标签射频模块，电子标签主控单片机与电子标签射频模块通过SPI接口连接，电源模块分别与电子标签主控单片机和电子标签射频模块连接；所述读卡器包括CAN通信接口、读卡器主控单片机和读卡器射频模块，CAN通信接口连接读卡器主控单片机，读卡器主控单片机与读卡器射频模块通过SPI接口连接；所述电子标签与所述读卡器通过电子标签射频模块和读卡器射频模块通信连接。
2.根据权利要求I所述的电子不停车收费装置，其特征在于所述读卡器射频模块包括2. 4G射频模块和5. 8G射频模块；所述读卡器主控单片机包括第一微控制器和第二微控制器。
3.根据权利要求2所述的电子不停车收费装置，其特征在于所述2.4G射频模块与第一微控制器连接；5. SG射频模块与第二微控制器连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电子不停车收费装置，其特征在于所述电子标签射频模块内设有2. 4G射频芯片，所述电子标签主控单片机是与2. 4G射频芯片相对应的微控制器；或者所述电子标签射频模块内设有5. SG射频芯片，所述电子标签主控单片机是与5.8G射频芯片相对应的微控制器。
专利摘要本实用新型涉及一种电子不停车收费装置，包括电子标签和读卡器，电子标签包括电源模块、电子标签主控单片机和电子标签射频模块，电子标签主控单片机与电子标签射频模块连接，电源模块分别与电子标签主控单片机和电子标签射频模块连接；读卡器包括CAN通信接口、读卡器主控单片机和读卡器射频模块，CAN通信接口连接读卡器主控单片机，读卡器主控单片机与读卡器射频模块连接。本实用新型的有益效果为使ETC收费系统和MTC收费系统相结合，两者互为补充，支付手段丰富、交费快捷、通行能力强等特点；读卡器可接收2.4GHz、5.8GHz两种频率，兼容CAN总线传输方式，在这两种频率模块的基础上可增加其他频率模块，为全国联网收费打基础，推进ETC在我国的发展。
文档编号G07B15/06GK202711330SQ20122033538
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者张楠 申请人:山西大同大学