融合ETC-OBU的车载天线的制作方法

融合etc-obu的车载天线
技术领域
1.本技术属于车联网技术领域，尤其涉及一种融合etc-obu的车载天线。


背景技术：

2.etc(electronictollcollection)即高速公路不停车缴费系统，是目前世界上最先进的路桥收费方式。它以安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签(obu)为读卡和通讯工具，在收费站etc车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用后台清算和微波通讯系统，实现通行费用从交通卡上的自动扣收。obu即车载电子标签，是安装于车辆上的通讯电子设备，与交通卡配套使用，采用dsrc技术，建立与rsu之间微波通讯链路，在车辆行进途中，在不停车的情况下，实现车辆与etc系统的微波通信以及银行卡自动扣费等功能。当前实现汽车etc-obu功能有以下的几种方式：
3.方式一：一体式，安装于前挡风玻璃上部中间位置，机械防拆开关，kl30供电，内部采用超级电容保持防拆状态，与车辆无数据交互。
4.方式二：分体式，采用天线、主机盒子分立，主机盒子安装在中控台内，天线安装在前挡玻璃处，设备与车辆采用can总线进行数据交互，通过认证方式保证obu防拆机制有效。分体式的主板设备只具有etc功能。
5.方式三：嵌入式，将实现etc-obu功能的电路集成或嵌入到其它ecu如tbox中，共用一个盒子，天线和与盒子分别在不同的安装地方，用同轴电缆相连。
6.但是，上述几种设计分别存在各自的缺陷。
7.方式一是已经实施多年的传统后装方式，如图1(a)所示，etc-obu设备包含了天线，设备安装在前挡玻璃内后视镜周围位置，和整车之间没有任何信息交换，完全是功能孤岛，云端不能获取相应信息数据，不利于建立后台大数据管理。
8.方式二是将obu设备安装在中控台内，如图1(b)所示，增加了can通信模式供obu和整车通信，实现数据共享和交互，但为了满足射频信号的收发效果，必须将射频天线单独装配一个盒子安装在前挡风玻璃上，天线盒子和obu盒子之间需要额外使用一定长度的同轴线缆，同轴线缆增加了成本的同时也在不同程度上产生了信号衰减。此外，obu设备需要独立的装配盒子及安装空间，盒子也增加了成本。
9.方式三是将etc-obu的功能电路放在其它ecu如tbox中，如图1(c)所示，与第二种方式一样，为了满足射频信号的收发效果，必须将射频天线单独装配一个盒子安装在前挡风玻璃上，天线盒子和obu盒子之间需要额外使用一定长度的同轴线缆，同轴线缆增加了成本，同时增加了天线信号的衰减。
10.目前，几乎所有的车辆都具有天线，且大都使用鲨鱼鳍天线，其主要包含tuner、gnss、4g/5g、v2x等天线，且天线具备poc功能，即天线从相应的ecu处获取电源。如何利用车辆已有的天线，将etc-obu电路进行整合，使其既满足与其它车载ecu通信的功能又能节省同轴电缆线，以减少成本并提高车辆的轻量化发展，是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

11.本技术的目的在于提供一种融合etc-obu的车载天线，通过将etc-obu模块放在车载天线端内，利用车辆已有的poc同轴线实现整个电路的供电，在实现传统etc功能的同时，又可以与整车进行信息交互，解决了以往etc-obu功能单一，成本高昂的缺点，既丰富了功能，又节约了空间和成本，提高汽车轻量化发展，增强汽车的实用性和经济性。
12.本技术采用的技术方案如下：
13.一种融合etc-obu的车载天线，包括天线电路板，所述天线电路板的电源端连接poc同轴线，其中，所述天线电路板的电源端还连接etc-obu电路板，来自poc同轴线输入的电力分别给所述天线电路板及etc-obu电路板供电。
14.进一步地，所述etc-obu电路板无线连接车载ecu设备，所述etc-obu电路板通过内部集成的无线通讯模块将采集的obu状态信息发送给所述车载ecu设备。
15.进一步地，所述etc-obu电路板上集成有微波天线和射频收发器，所述射频收发器通过相连的微波天线与etc路侧装置进行微波通信。
16.进一步地，所述车载天线为鲨鱼鳍天线，所述鲨鱼鳍天线包括壳体，所述天线电路板及所述etc-obu电路板均位于所述壳体内。
17.进一步地，所述etc-obu电路板位于天线电路板的上方，所述天线电路板的电源端的正、负极分别与etc-obu电路板的电源端的正、负极通过导线串联。
18.进一步地，连接该etc-obu电路板的电源端的线路上还设置有电感和电阻并联组成的保护电路。
19.进一步地，所述无线通讯模块为蓝牙模块。
20.进一步地，所述车载ecu设备包括tbox、车载娱乐信息系统或智能座舱。
21.进一步地，所述etc路侧装置对应也设置有微波天线和射频收发器。
22.进一步地，所述etc-obu电路板和etc路侧装置上的微波天线和射频收发器的工作频率均为5.8ghz。
23.与现有技术相比，本技术提供的融合etc-obu的车载天线，达到了如下技术效果：
24.1、本技术在车辆天线端内融合了etc-obu电路板，利用现成的天线同轴电缆poc功能在对天线电路板进行供电的同时还能对etc-obu电路板进行供电，不需要额外增加供电线束。
25.2、本技术的etc-obu电路板上集成有5.8ghz射频收发器及微波天线，以与etc路侧装置进行识别和数据交互，微波天线不需要fakra连接器以及同轴电缆，不会产生射频信号衰减，增加了etc功能但没有增加任何与外界的线束。
26.3、本技术的etc-obu电路板上集成有无线通讯模块，利用蓝牙通信或其它短距离通信方式实现与整车的tbox或ivi/ecockpit之间的通信，替代原来的can总线、以太网等有线通信，能够将obu设备信息、拆卸状态位、esam卡信息、收费信息、车辆信息等数据通过蓝牙通信传送至车辆主控设备，用于显示以及上传至后台进行大数据的收集和处理。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1(a)为现有技术中一体式的obu设备的结构原理图。
29.图1(b)为现有技术中分体式的obu设备的结构原理图。
30.图1(c)为现有技术中嵌入式的obu设备的结构原理图。
31.图2为本技术实施例中的融合etc-obu的车载天线的电路连接原理图。
32.图3为本技术实施例中的融合etc-obu的车载天线的结构示意图。
33.图4为本技术实施例中的融合etc-obu的车载天线的poc供电示意图。
34.图5为本技术实施例中的etc-obu电路板与etc路侧装置交互的示意图。
35.图6是本技术实施例中etc-obu电路板与天线电路板的电源连接示意图。
具体实施方式
36.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
37.在本技术的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.本技术的一个示例性实施例公开了一种融合etc-obu的车载天线，该车载天线实现了fm、gnss、tuner、gsm、4g/5g、v2x等各种强大汽车电子功能，同时也能减少车表静电，通常，整车的天线电路板的电源端连接poc同轴线，整车的天线电路板利用连接的poc同轴线从ecu设备处获取工作电源。
39.poc(power over coaxia)是一种基于同轴线传以太网网络信号、rs485控制信号、直流供电的技术。它完全可以将上述多种信号、电源复合在一起，在一根同轴线上传输，poc采用两线传输方式，同轴线(同轴芯和屏蔽层)/两芯线进行传输。现有的obu盒子和天线盒子之间需要额外使用一定长度的同轴线缆，方能满足射频信号的收发效果，额外增加的同轴线缆无疑增加了成本，同时也带来了天线信号的衰减。
40.如图2所示，本技术旨在使用车内现成的天线如收音、gnss等天线的poc以及etc-obu模块功耗低电流小的特点，将etc-obu模块放在天线端(如鲨鱼鳍天线、玻璃天线、鞭形天线等)内，利用现成的poc同轴线给天线电路板供电的同时还给etc-obu电路板供电，这样etc-obu电路板无需额外增加同轴线，同时，etc-obu电路板还集成了射频收发器、微波天线、无线通讯模块、单片机等，在实现传统etc功能的同时，又可以与整车进行信息交互，解决了以往etc-obu功能单一，成本高昂的缺点，既丰富了功能，又节省了成本，提高汽车轻量化发展，增强汽车的实用性和经济性。
41.为了方便说明，下面以鲨鱼鳍天线为例，对本技术实施例中所公开的融合etc-obu的车载天线的结构和原理做详细说明。
42.参照图3所示，该鲨鱼鳍天线包括：一壳体1，鲨鱼鳍的壳体1本身具有一定的容纳
空腔，壳体的空腔内设置有天线电路板2(相当于鲨鱼鳍电路板)。
43.其中，鲨鱼鳍天线的尾部设置有一个同轴口3，poc同轴线连接该同轴口3，给天线电路板2的电源端进行供电。
44.本技术在鲨鱼鳍的壳体内还设置有etc-obu电路板4，天线电路板2的电源端连接etc-obu电路板4，具体来说，参照图6所示，天线电路板2的电源端的正负极和etc-obu电路板4的电源端的正负极分别通过两根导线串联，etc-obu电路板位于及天线电路板2的上方，这样，来自poc同轴线输入的电力在给天线电路板2供电的同时，也能给etc-obu电路板4上的各元器件进行供电。本技术利用鲨鱼鳍天线现有的poc能力以及etc-obu功耗低电流小的特点，将etc-obu电路板放在鲨鱼鳍天线处，充分利用鲨鱼鳍的空间，同时利用poc同轴线为其提供电源，也避免了额外的同轴线。
45.参照图4所示，为了etc-obu电路板的供电安全，在连接etc-obu电路板的电源端的线路上设置有由电阻和电感并联组成的保护电路，电感上并联电阻的主要目的是给电感提供一个放电回路，防止开关电源中的开关截止时，电感上的高压击穿别的器件。
46.参照图5所述，本实施例中，etc-obu电路板上集成有射频收发器、微波天线和单片机。其中，单片机分别连接射频收发器，射频收发器连接微波天线，射频收发器通过与其连接的微波天线与外部的etc路侧装置进行通信。etc路侧装置对应也设置有微波天线和射频收发器，当车辆驶入etc路侧装置的微波天线信号覆盖范围时，通过两个微波天线之间的微波通信，etc路侧装置识别该车辆对应的obu设备相关的状态信息(主要是费用)并执行相应的扣费处理。本实施例中，etc-obu电路板和etc路侧装置上的微波天线和射频收发器的工作频率均为5.8ghz，5.8ghz无线产品采用正交频分复用技术(ofdm)和点对多点、点对点的组网方式，单扇区的速率高达54mbps，信道较多，频率较高，所以抗干扰能力相对要强一些。本技术将etc功能的5.8ghz的微波天线集成设置在etc-obu电路板上，微波天线不需要fakra连接器以及同轴电缆，不会产生射频信号衰减，增加了etc功能但没有增加任何与外界的线束。
47.在不增加额外线束的同时，为了使得etc-obu电路板能够将采集到的与obu设备相关的obu状态信息发送给车载ecu设备，本技术在etc-obu电路板上还集成有连接单片机的无线通讯模块，对应的，ecu设备端也设置有相匹配的无线通讯模块，通过两个无线通讯模块的配合，etc-obu电路板能够将采集的obu状态信息发送给车载ecu设备，由车载ecu设备进行显示或进行其他分析处理。其中，该无线通讯模块优选为低功耗的蓝牙模块，与obu设备相关的obu状态信息主要包括obu设备信息、拆卸状态位、esam卡信息、收费信息、车辆信息等数据，车载ecu设备可以是车载tbox(telematics box)、车载娱乐信息系统(ivi)或智能座舱(ecockpit)，本技术利用etc-obu电路板自带的无线通讯模块实现与车载ecu设备之间的通信，替代can总线、以太网等有线通信，能够将相应状态信息通过无线通信传输至整车的tbox、ivi/ecockpit等设备，供相关设备进行相应信息显示并可将相关数据上传至后台服务器，以便后台进行大数据的收集和处理。
48.与现有技术相比，本技术实施例所提供的融合etc-obu的车载天线，既丰富了etc功能，又能将obu状态信息传输至整车的ecu设备做相应显示，以及上传后台以便进行相应大数据的管理，在增加功能的同时无需额外多的线束，有利于汽车轻量化发展，节省成本，提高整车实用性和经济性。
49.以上仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，虽然本技术已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本技术，本领域普通技术人员在不脱离本技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本技术技术方案的范围内。