應(yīng)對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通(IntelligentTransportat1n System，簡稱 ITS)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]越來越復(fù)雜的高速公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致起點(diǎn)到終點(diǎn)存在多條可選路徑，即環(huán)路導(dǎo)致的多義性路徑，在無法對車輛行駛路徑進(jìn)行精確判別的前提下，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)無法實(shí)現(xiàn)精確收費(fèi)。另外由于投資主體多元化，不同路段往往分屬于不同的業(yè)主。對車輛的行駛路徑準(zhǔn)確判別，能夠公平、公正地拆分通行費(fèi)。同時完整、準(zhǔn)確的車輛行駛路徑信息可以作為高速公路換卡、換車牌逃費(fèi)行為重要判斷依據(jù)。
[0003]已有多義性路徑識別系統(tǒng)一般包括路側(cè)單元(Road Side Unit，簡稱RSU)、復(fù)合通行卡(Rad1 Frequency Identificat1n RFID電子標(biāo)簽+IC卡)、數(shù)據(jù)中心等，所述RSU與復(fù)合通行卡之間可以采用單/雙向通信，單向通信方式為復(fù)合通行卡一直處于監(jiān)測休眠狀態(tài)，高速公路沿途設(shè)置的RSU發(fā)射的廣播調(diào)制信號可喚醒復(fù)合通行卡，通過接收信號產(chǎn)生的感應(yīng)電流，復(fù)合通行卡記錄RSU發(fā)射的路徑信息。雙向通信相比于單向通信增加了復(fù)合通行卡接收到RSU廣播后作出應(yīng)答的環(huán)節(jié)，由此，RSU可實(shí)現(xiàn)對復(fù)合通行卡信息的采集。為了保證雙向通信，復(fù)合通行卡需保證電源供應(yīng)(有源復(fù)合通行卡)。
[0004]具體應(yīng)用中，部分駕駛員為了實(shí)現(xiàn)逃費(fèi)目的，將復(fù)合通行卡人為故意放置于密閉的金屬容器中，使復(fù)合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)，進(jìn)而RSU的發(fā)射的廣播信號無法喚醒復(fù)合通行卡，復(fù)合通行卡既不能記錄路徑信息也因未被喚醒不會發(fā)射應(yīng)答信號，這降低了多義性路徑識別系統(tǒng)的可靠性，也使業(yè)主蒙受巨大經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)及交互通信方法，該方法可以在復(fù)合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)下，觸發(fā)RSU記錄復(fù)合通行卡的信息，從而實(shí)現(xiàn)判定是否是人為故意電磁屏蔽通行卡。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]應(yīng)對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)，包括多個RSU，對稱重貨車發(fā)放有源雙向復(fù)合通行卡；根據(jù)RSU接收到有源雙向復(fù)合通行卡發(fā)射的ID信息后，發(fā)射RSU應(yīng)答信號，若有源雙向復(fù)合通行卡未處于外屏蔽狀態(tài)則接收到RSU應(yīng)答信號后，再向RSU發(fā)射應(yīng)答信號表示已接收到RSU路徑信息；RSU若未收到有源雙向復(fù)合通行卡第二次發(fā)射的應(yīng)答信號，則表示有源雙向復(fù)合通行卡處于外屏蔽狀態(tài)；RSU收到復(fù)合通行卡第二次發(fā)射的應(yīng)答信號，則表示有源雙向復(fù)合通行卡處于未屏蔽狀態(tài)。
[0008]所述RSU包括第一無線通信模塊、第二無線通信模塊、有線通信模塊以及2組橫向振蕩減速標(biāo)線；
[0009]所述第一無線通信模塊用于發(fā)射調(diào)制有RSU路徑信息的廣播信號；
[0010]所述第二無線通信模塊用于接收雙向有源復(fù)合通行卡的ID信息，發(fā)送應(yīng)答信號并接收雙向有源復(fù)合通行卡發(fā)送的第二次應(yīng)答信號；
[0011]所述有線通信模塊用于在RSU未接收到有線通信模塊第二次應(yīng)答信號情況下，將雙向有源復(fù)合通行卡ID信息發(fā)送至上位機(jī)數(shù)據(jù)庫；
[0012]所述2組橫向振蕩減速標(biāo)線用于使稱重車輛在通過RSU前車身產(chǎn)生振動以觸發(fā)雙向有源復(fù)合通行卡。
[0013]所述2組橫向振蕩減速標(biāo)線設(shè)置于車輛駛來方向且距離RSU天線輻射范圍邊緣Μ米處，其中，Μ?vh*Tp，Tp為數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期，vh為高速公路網(wǎng)內(nèi)最高行駛車速。
[0014]所述雙向有源復(fù)合通行卡包括無線通信單元、振動傳感器和數(shù)據(jù)處理模塊；
[0015]所述振動傳感器用于采集車輛振動數(shù)據(jù)；
[0016]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于計(jì)算觸發(fā)無線通信單元的自適應(yīng)閾值；
[0017]所述無線通信單元用于發(fā)射ID信息并接收/發(fā)送應(yīng)答信號。
[0018]應(yīng)對人為電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別系統(tǒng)的交互通信方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1，RSU的第一無線通信模塊發(fā)射廣播信號，通過其覆蓋范圍的雙向有源復(fù)合通行卡記錄路徑信息，在未屏蔽狀態(tài)下，雙向有源復(fù)合通行卡能夠接收到RSU廣播信號，同時雙向有源復(fù)合通行卡的數(shù)據(jù)處理模塊判斷是否存有重復(fù)路徑信息，若沒有，則寫入；
[0020]步驟2，雙向有源復(fù)合通行卡進(jìn)入高速公路網(wǎng)后，振動傳感器開始采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期內(nèi)記錄的振動數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)處理模塊中的中值濾波器進(jìn)行濾波，濾波后振動數(shù)據(jù)的最大值設(shè)定為下一個周期判定進(jìn)入RSU覆蓋范圍的閾值；
[0021]步驟3，當(dāng)前數(shù)據(jù)處理周期內(nèi)的振動數(shù)據(jù)若有大于等于2個值超過上一周期設(shè)定的閾值，則觸發(fā)無線通信單元發(fā)送雙向有源復(fù)合通行卡的ID信息；
[0022]步驟4，RSU的第二無線通信模塊接收到ID信息，發(fā)送調(diào)制有RSU路徑信息的應(yīng)答信號;
[0023]步驟5，若雙向有源復(fù)合通行卡未被電磁屏蔽，則能夠接收到RSU發(fā)送的應(yīng)答信號，數(shù)據(jù)處理模塊判斷卡內(nèi)是否有重復(fù)路徑信息，若無重復(fù)路徑信息則寫入路徑信息，同時向RSU發(fā)送已接收到路徑信息的應(yīng)答信號；
[0024]步驟6，若RSU在Is內(nèi)未接收到雙向有源復(fù)合通行卡的應(yīng)答信號，則判定該卡被電磁屏蔽；
[0025]步驟7，RSU通過有線通信模塊將被屏蔽雙向有源復(fù)合通行卡的ID信息發(fā)送至上位機(jī)，上位機(jī)將該ID信息列入黑名單；
[0026]步驟8，稱重車輛駛出高速公路前，收費(fèi)站工作人員讀取雙向有源復(fù)合通行卡信息，若對應(yīng)ID被2次列入黑名單，則判定為人為故意電磁屏蔽。
[0027]所述步驟2中振動傳感器在車輛駛?cè)敫咚俟肥召M(fèi)站入口領(lǐng)取通行卡后，開始進(jìn)行振動數(shù)據(jù)采集，采集頻率根據(jù)橫向振蕩減速標(biāo)線中凸起的寬度以及稱重車輛在高速公路網(wǎng)內(nèi)最高車速確定。
[0028]所述步驟2中振動傳感器采集頻率為fs，fs^ v h/w，其中，w為橫向振蕩減速標(biāo)線中凸起的寬度，vhS高速路網(wǎng)內(nèi)稱重車輛的最高車速。
[0029]根據(jù)當(dāng)前車輛行駛速度自適應(yīng)調(diào)整閾值，每隔Tp更新一次閾值，Τρ為數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理周期，Τρ?L/Vl，其中，L為每組橫向振蕩減速標(biāo)線覆蓋范圍，Vl為稱重車輛在高速公路網(wǎng)內(nèi)的平均最低行駛車速。
[0030]所述步驟4中發(fā)送是采用以點(diǎn)對點(diǎn)通信模式。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明通過設(shè)置多個RSU，對稱重貨車發(fā)放有源雙向復(fù)合通行卡；根據(jù)RSU接收到有源雙向復(fù)合通行卡發(fā)射的ID信息后，發(fā)射RSU應(yīng)答信號，若有源雙向復(fù)合通行卡未處于外屏蔽狀態(tài)則接收到RSU應(yīng)答信號后，再向RSU發(fā)射應(yīng)答信號表示已接收到RSU路徑信息；RSU若未收到有源雙向復(fù)合通行卡第二次發(fā)射的應(yīng)答信號，則表示有源雙向復(fù)合通行卡處于外屏蔽狀態(tài)；RSU收到復(fù)合通行卡第二次發(fā)射的應(yīng)答信號，則表示有源雙向復(fù)合通行卡處于未屏蔽狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對人為電磁屏蔽的識別。
[0032]本發(fā)明所提供的應(yīng)對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別方法中的有源復(fù)合通行卡中的無線通信單元包括無線廣播信號監(jiān)測模塊，在進(jìn)入RSU廣播信號覆蓋區(qū)域后，在未被電磁屏蔽的條件下，無線廣播信號監(jiān)測模塊監(jiān)測到RSU廣播信號后，同樣可觸發(fā)無線通信單元，無線通信單元能夠提高多義性路徑射頻識別的穩(wěn)健性。
[0033]本發(fā)明所提供的應(yīng)對人為故意電磁屏蔽的多義性路徑射頻識別方法可在雙向有源復(fù)合通行卡在被人為故意電磁屏蔽情況下，利用屏蔽體未接地條件下，屏蔽體內(nèi)部電場可影響外部電場這一特性，通過復(fù)合通行卡主動發(fā)射ID信息后RSU是否接收到第二次應(yīng)答信號作為判定屏蔽狀態(tài)的依據(jù)，繼而利用RSU有線傳輸模塊將該ID信息上傳至數(shù)據(jù)中心，作為收費(fèi)站出口的收費(fèi)依據(jù)。另外，通過在RSU接收范圍邊緣設(shè)置橫向振蕩減速標(biāo)線產(chǎn)生的振動信號，觸發(fā)復(fù)合通行卡的無線傳輸單元，實(shí)現(xiàn)降低復(fù)合通行卡功耗。本發(fā)明可以在復(fù)合通行卡處于電磁屏蔽狀態(tài)下，觸發(fā)RSU記錄復(fù)合通行卡的信息，包括但不限于ID號，車牌信息等，還可利用內(nèi)置振動傳感器降低復(fù)合通行卡發(fā)射信號次數(shù)，從而節(jié)約電量。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施方案所提供的多義性路徑識別系統(tǒng)中RSU接收范圍邊緣設(shè)置橫向振蕩減速