[发明专利]一种实现车路通信的低功耗系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通和无线通信领域，特别是一种实现车路通信的低功耗系统及方法。

背景技术

在智能交通领域，车载节点(OBU)通常通过无线通信模块与路侧节点(RSU)进行无线业务交互。而车载无线通信装置通常采用电池供电，且车载节点(OBU)的无线通信模块在发射、接收以及空闲时耗费的电量都比较多，只有处于休眠状态下电量消耗最少。为了节省电池的功耗，延长OBU的工作时间，除了在设计OBU时采用低功耗的元器件外，通常主要依靠定时唤醒机制，即OBU平时大部分时间处于睡眠状态，在被唤醒后进行数据的接收或发送，数据交换后重新恢复到睡眠状态，直到OBU再次被唤醒，通过这种方式来降低功耗。但是这种定时唤醒的方式面临着实时性和功耗的矛盾，主要表现在以下三个方面：时间间隔的长短，如果OBU设置的时间间隔过长，在与路侧节点(RSU)有数据交互的时候OBU可能会无法及时响应；如果设置的时间间隔过短，虽然可以增大RSU与OBU通信的可能性，但是OBU从睡眠到唤醒再到睡眠的状态转变频率太快不利于功耗的降低，从而达不到降低功耗的目的。定时唤醒需要处理器的时钟电路部分保持工作状态，意味着MCU不能进入最彻底休眠状态。而且在没有RSU无线网络覆盖的区域，OBU也会被定时唤醒。定时唤醒机制存在的诸多问题决定了车载OBU节点不能通过该种唤醒机制在保证与RSU正常通信情况下达到降低功耗与能量有效利用的目的。

发明内容

本发明解决的技术问题之一在于解决车路通信中车载OBU功耗问题，而提出一种实现车路通信的低功耗系统，该系统在保证车路正常通信的情况下，降低OBU工作的电量消耗。

本发明解决的技术问题之二在于提出一种实现车路通信的方法，可以在保证车路正常通信的情况下，降低OBU工作的功耗；解决车路通信中车载OBU功耗高的问题。

本发明解决上述技术问题之一的技术方案是：

包括：车载节点和通信路侧节点，其特征在于：还包括有低频唤醒路侧节点；

所述的车载节点包括有低频唤醒接收器、射频通信单元，所述射频通信单元与低频唤醒接收器相连接，接收低频唤醒接收器发送的唤醒中断信号；所述低频唤醒接收器在未接收到低频唤醒路侧节点发送的低频无线信号前处于监听工作状态；所述射频通信单元未接收到低频唤醒接收器发送的唤醒中断信号前处于休眠状态，接收到低频唤醒接收器发送的唤醒信号后处于全速工作状态，与路侧通信节点完成数据交互后再次进行休眠状态；

所述低频唤醒路侧节点包括有低频唤醒发射器；所述低频唤醒路侧节点一直处于全速正常工作状态；

所述的通信路侧节点包括有通信模块，所述的通信路侧节点处于一直处于全速正常工作状态；

所述低频唤醒接收器进入低频唤醒路侧节点的无线电磁覆盖区域，接收低频唤醒路侧节点发送低频无线电信号，并向射频通信单元产生唤醒信号；

所述射频通信单元通过微波无线信号接入通信路侧节点并完成数据交换；从而实现车路通信。

所述的车载节点还包括有供电单元，所述的供电单元为低频唤醒接收器、射频通信单元提供工作电源；所述的低频唤醒接收器包括低频接收唤醒处理单元和三维接收天线，低频唤醒接收器通过三维接收天线接收低频无线电波。

低频唤醒路侧节点还包括有处理器单元、供电单元和三维发射天线；其中，供电单元为低频唤醒发射器、处理器单元提供工作电源；所述低频唤醒发射器通过三维发射天线发射低频无线电波，并与处理器单元相连接；处理器单元采用单片机实现，控制低频唤醒发射器的工作方式；从而控制低频唤醒路侧节点的通信机制、通信距离。

车载节点的低频唤醒接收器采用低频唤醒接收芯片；低频唤醒路侧节点的低频唤醒发射器采用低频发射芯片。

所述的低频唤醒路侧节点与通信路侧节点分别安装在两个龙门架上，其中低频唤醒路侧节点前置于通信路侧节点前方；射频通信单元与通信路侧节点硬件架构可以为集成MCU+射频收发器的SOC，或是单独MCU+射频收发器。

路侧通信节点与车载节点的射频通信单元之间的通信频段为433MHz、900MHz、2.4GHz或者5.8GHz。

本发明解决上述技术问题之二的技术方案是：

包括以下步骤：

S1：安装在龙门架的低频唤醒路侧节点发射低频无线电波激励处于待机监听状态的低频唤醒接收器，低频唤醒接收器产生唤醒信号唤醒车载节点中处于休眠状态的射频通信单元；唤醒车载节点中的射频通信单元后，低频唤醒接收器再次处于待机监听状态；