[发明专利]基于WLAN的ETC系统车载单元及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于智能交通(ITS)技术领域，涉及一种应用于高速公路或城市道路电子不停车收费系统(ETC)中的车载单元(OBU)，尤其涉及一种基于无线局域网(WLAN)技术实现的电子不停车收费系统的车载单元和实现方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，不断增长的汽车保有量与有限的道路面积的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，除了大力修建道路之外，提高现有道路的利用效率也是重要的一环。在这一背景下，智能交通系统日益成为当今世界研究发展的热点。

电子不停车收费系统(ETC)及其技术是智能交通系统的重要组成部分，它是解决收费道路上交通拥挤、堵塞和其它弊端、提高现有道路运行安全和效率的重要技术手段。车载单元(OBU)作为ETC系统的重要组成部分，对整个ETC系统的正常运行和性能的可靠保证起着至关重要的作用。车载单元安装在车辆前挡风玻璃的内侧，通过与公路或者城市道路一侧的路边单元(RSU)进行通信，来实现对于行驶在公路或者城市道路上的车辆进行不停车收费，从而允许车辆高速通过，大大提高公路或者城市道路的通行能力。

目前现有ETC系统的车载单元采用基于5.8GHz频段的射频识别技术(RFID)，仅仅为一个无源的或者低功耗的车载电子标签，相当于一个存储卡介质，只是用于存储已经绑定的用户及车辆信息，并始终保持被动工作状态，只能由路边单元中的读卡器为其提供能量进行通信的连接和交易过程。这导致了在技术性能指标上，具有信号抗干扰能力差、通信交易成功率低(80％)、通信距离近(10m)、支持车辆的移动速度低(不到30km/h)、支持车辆信息传输速率低(上、下行链路只有500kbps)、多址能力差(即在同一时间，只能有一个车载单元和一个路边单元进行通信的连接和交易过程)等诸多弱点。由于是无源的或者低功耗的标签，所以车载单元发射的通信信号能量非常微弱，抗干扰性很差，使得目前路边单元与车载单元的通信交易成功率仅为80％。此外，目前ETC系统中车载单元所支持的车辆通行速度也只有不到30km/h，通信距离为10m，这一车辆通行速度和通信距离对于缓解高速公路或者城市道路自由流车辆的通行压力来说，显然是不能满足的。同时，在信息传输速率方面，现有基于5.8GHz频段的射频识别技术(RFID)的ETC系统的车载单元所支持的信息传输速率在上、下行链路上都只有500kbps，这对于传输图片等信息量大的数据以及多个车载单元同时与一个路边单元来进行通信和交易的情况来说，显然是不够的。综上所述，现有基于5.8GHz频段射频识别技术(RFID)的ETC系统车载单元根本无法满足用户车辆在通行速度(达到100km/h)、通信质量(交易成功率在99％以上)以及通信有效性(可实现图片等信息量大的数据的传输)的要求。

随着通信技术的发展，无线局域网(WLAN)技术逐渐成熟起来。WLAN是指采用无线介质传输的计算机局域网，采用的标准是IEEE 802.11a/b/g系列。WLAN可以在中、短程的范围内，为移动或半移动的用户提供高效、优质、低成本的宽带接入服务。与射频识别技术相比，WLAN技术具有安装简单、建设周期短，成本低的突出优点。但是，WLAN技术主要应用于50m～100m范围内的无线局域网互联，网络终端都处于静止或者低速移动(5km/h以下)的状态。而在ETC系统中，要求车载单元支持的移动终端运动速度一般都在30km/h以上。因此，WLAN技术被普遍认为不适合用在ETC系统车载单元中。

但本发明努力克服上述技术偏见，采用新的技术手段将WLAN技术应用到ETC系统，现有的ETC系统车载单元中没有采用WLAN技术进行与路边单元无线通信的先例。

发明内容

为了克服上述技术偏见，本发明的目的在于提供一种采用WLAN芯片及技术来代替现有射频识别技术的基于WLAN的ETC系统车载单元及其实现方法，该车载单元支持高速移动的车辆。

为实现上述的发明目的，本发明基于WLAN的ETC系统车载单元，包括：

一无线网卡，用于与电子不停车收费系统的路边单元建立数据通信连接；

一中央处理单元，用于处理数据指令；以及

一数据存储单元，用于存储用户信息和车辆信息；

其中，所述无线网卡与中央处理单元相连接，并由央处理单元驱动工作；中央处理单元读取数据存储单元中的用户信息和车辆信息并传送至无线网卡；无线网卡将接收到的用户信息和车辆信息进行处理后发送至电子不停车收费系统的路边单元。

其中，所述无线网卡包括：