应对人为电磁屏蔽的多义性路径射频识别系统及交互通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能交通(IntelligentTransportat1n System，简称 ITS)领域，尤其涉及一种应对人为电磁屏蔽的多义性路径射频识别系统及交互通信方法。
【背景技术】
[0002]越来越复杂的高速公路网结构导致起点到终点存在多条可选路径，即环路导致的多义性路径，在无法对车辆行驶路径进行精确判别的前提下，联网收费无法实现精确收费。另外由于投资主体多元化，不同路段往往分属于不同的业主。对车辆的行驶路径准确判别，能够公平、公正地拆分通行费。同时完整、准确的车辆行驶路径信息可以作为高速公路换卡、换车牌逃费行为重要判断依据。
[0003]已有多义性路径识别系统一般包括路侧单元(Road Side Unit，简称RSU)、复合通行卡(Rad1 Frequency Identificat1n RFID电子标签+IC卡)、数据中心等，所述RSU与复合通行卡之间可以采用单/双向通信，单向通信方式为复合通行卡一直处于监测休眠状态，高速公路沿途设置的RSU发射的广播调制信号可唤醒复合通行卡，通过接收信号产生的感应电流，复合通行卡记录RSU发射的路径信息。双向通信相比于单向通信增加了复合通行卡接收到RSU广播后作出应答的环节，由此，RSU可实现对复合通行卡信息的采集。为了保证双向通信，复合通行卡需保证电源供应(有源复合通行卡)。
[0004]具体应用中，部分驾驶员为了实现逃费目的，将复合通行卡人为故意放置于密闭的金属容器中，使复合通行卡处于电磁屏蔽状态，进而RSU的发射的广播信号无法唤醒复合通行卡，复合通行卡既不能记录路径信息也因未被唤醒不会发射应答信号，这降低了多义性路径识别系统的可靠性，也使业主蒙受巨大经济损失。
【发明内容】
[0005]针对以上问题，本发明的目的在于提供一种应对人为故意电磁屏蔽的多义性路径射频识别系统及交互通信方法，该方法可以在复合通行卡处于电磁屏蔽状态下，触发RSU记录复合通行卡的信息，从而实现判定是否是人为故意电磁屏蔽通行卡。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0007]应对人为电磁屏蔽的多义性路径射频识别系统，包括多个RSU，对称重货车发放有源双向复合通行卡；根据RSU接收到有源双向复合通行卡发射的ID信息后，发射RSU应答信号，若有源双向复合通行卡未处于外屏蔽状态则接收到RSU应答信号后，再向RSU发射应答信号表示已接收到RSU路径信息；RSU若未收到有源双向复合通行卡第二次发射的应答信号，则表示有源双向复合通行卡处于外屏蔽状态；RSU收到复合通行卡第二次发射的应答信号，则表示有源双向复合通行卡处于未屏蔽状态。
[0008]所述RSU包括第一无线通信模块、第二无线通信模块、有线通信模块以及2组横向振荡减速标线；
[0009]所述第一无线通信模块用于发射调制有RSU路径信息的广播信号；
[0010]所述第二无线通信模块用于接收双向有源复合通行卡的ID信息，发送应答信号并接收双向有源复合通行卡发送的第二次应答信号；
[0011]所述有线通信模块用于在RSU未接收到有线通信模块第二次应答信号情况下，将双向有源复合通行卡ID信息发送至上位机数据库；
[0012]所述2组横向振荡减速标线用于使称重车辆在通过RSU前车身产生振动以触发双向有源复合通行卡。
[0013]所述2组横向振荡减速标线设置于车辆驶来方向且距离RSU天线辐射范围边缘Μ米处，其中，Μ?vh*Tp，Tp为数据处理模块的数据处理周期，vh为高速公路网内最高行驶车速。
[0014]所述双向有源复合通行卡包括无线通信单元、振动传感器和数据处理模块；
[0015]所述振动传感器用于采集车辆振动数据；
[0016]所述数据处理模块用于计算触发无线通信单元的自适应阈值；
[0017]所述无线通信单元用于发射ID信息并接收/发送应答信号。
[0018]应对人为电磁屏蔽的多义性路径射频识别系统的交互通信方法，包括以下步骤:
[0019]步骤1，RSU的第一无线通信模块发射广播信号，通过其覆盖范围的双向有源复合通行卡记录路径信息，在未屏蔽状态下，双向有源复合通行卡能够接收到RSU广播信号，同时双向有源复合通行卡的数据处理模块判断是否存有重复路径信息，若没有，则写入；
[0020]步骤2，双向有源复合通行卡进入高速公路网后，振动传感器开始采集数据，对数据处理模块的数据处理周期内记录的振动数据利用数据处理模块中的中值滤波器进行滤波，滤波后振动数据的最大值设定为下一个周期判定进入RSU覆盖范围的阈值；
[0021]步骤3，当前数据处理周期内的振动数据若有大于等于2个值超过上一周期设定的阈值，则触发无线通信单元发送双向有源复合通行卡的ID信息；
[0022]步骤4，RSU的第二无线通信模块接收到ID信息，发送调制有RSU路径信息的应答信号;
[0023]步骤5，若双向有源复合通行卡未被电磁屏蔽，则能够接收到RSU发送的应答信号，数据处理模块判断卡内是否有重复路径信息，若无重复路径信息则写入路径信息，同时向RSU发送已接收到路径信息的应答信号；
[0024]步骤6，若RSU在Is内未接收到双向有源复合通行卡的应答信号，则判定该卡被电磁屏蔽；
[0025]步骤7，RSU通过有线通信模块将被屏蔽双向有源复合通行卡的ID信息发送至上位机，上位机将该ID信息列入黑名单；
[0026]步骤8，称重车辆驶出高速公路前，收费站工作人员读取双向有源复合通行卡信息，若对应ID被2次列入黑名单，则判定为人为故意电磁屏蔽。
[0027]所述步骤2中振动传感器在车辆驶入高速公路收费站入口领取通行卡后，开始进行振动数据采集，采集频率根据横向振荡减速标线中凸起的宽度以及称重车辆在高速公路网内最高车速确定。
[0028]所述步骤2中振动传感器采集频率为fs，fs^ v h/w，其中，w为横向振荡减速标线中凸起的宽度，vhS高速路网内称重车辆的最高车速。
[0029]根据当前车辆行驶速度自适应调整阈值，每隔Tp更新一次阈值，Τρ为数据处理模块的数据处理周期，Τρ?L/Vl，其中，L为每组横向振荡减速标线覆盖范围，Vl为称重车辆在高速公路网内的平均最低行驶车速。
[0030]所述步骤4中发送是采用以点对点通信模式。
[0031]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:本发明通过设置多个RSU，对称重货车发放有源双向复合通行卡；根据RSU接收到有源双向复合通行卡发射的ID信息后，发射RSU应答信号，若有源双向复合通行卡未处于外屏蔽状态则接收到RSU应答信号后，再向RSU发射应答信号表示已接收到RSU路径信息；RSU若未收到有源双向复合通行卡第二次发射的应答信号，则表示有源双向复合通行卡处于外屏蔽状态；RSU收到复合通行卡第二次发射的应答信号，则表示有源双向复合通行卡处于未屏蔽状态，实现了对人为电磁屏蔽的识别。
[0032]本发明所提供的应对人为故意电磁屏蔽的多义性路径射频识别方法中的有源复合通行卡中的无线通信单元包括无线广播信号监测模块，在进入RSU广播信号覆盖区域后，在未被电磁屏蔽的条件下，无线广播信号监测模块监测到RSU广播信号后，同样可触发无线通信单元，无线通信单元能够提高多义性路径射频识别的稳健性。
[0033]本发明所提供的应对人为故意电磁屏蔽的多义性路径射频识别方法可在双向有源复合通行卡在被人为故意电磁屏蔽情况下，利用屏蔽体未接地条件下，屏蔽体内部电场可影响外部电场这一特性，通过复合通行卡主动发射ID信息后RSU是否接收到第二次应答信号作为判定屏蔽状态的依据，继而利用RSU有线传输模块将该ID信息上传至数据中心，作为收费站出口的收费依据。另外，通过在RSU接收范围边缘设置横向振荡减速标线产生的振动信号，触发复合通行卡的无线传输单元，实现降低复合通行卡功耗。本发明可以在复合通行卡处于电磁屏蔽状态下，触发RSU记录复合通行卡的信息，包括但不限于ID号，车牌信息等，还可利用内置振动传感器降低复合通行卡发射信号次数，从而节约电量。
【附图说明】
[0034]图1为本发明实施方案所提供的多义性路径识别系统中RSU接收范围边缘设置横向振荡减速