车辆及车辆的无线通信模块、车载设备、收费系统的制作方法

1.本技术涉及无线通信技术领域，特别涉及一种车辆及车辆的无线通信模块、车载设备、收费系统。


背景技术：

2.相关技术中，随着etc(electronic toll collection，电子不停车收费系统)的普及，全国联网收费也越来越普及，但是仍然有部分区域未实施etc收费，例如海南岛内没有高速公路电子收费系统，而是通过提高岛内的汽油价格，把高速公路需要的收费在汽油价格中体现。
3.但是，随着新能源车辆的发展，新能源车辆的数量在不断增加，但是新能源车辆无需消耗汽油或者消耗汽油量较少，使得新能源车辆在未实施etc收费的区域无需支付相应的费用或者支付的费用与实际的费用不匹配，导致出现收费不合理或者未收到费的情况。
4.然而，如果重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备，不仅改造难度大、成本高，且施工阶段必然影响当地的交通通行，后续维护运营成本也较高，存在一定难度。因此，在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，收费不合理或者未收到费用的问题，亟待解决。


技术实现要素：

5.本技术提供一种车辆及车辆的无线通信模块、车载设备、收费系统，通过在无线通信模块上设置有dsrc无线接口和定位组件，从而可以在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费用等问题，且成本较低，简单易于实现。
6.本技术第一方面提供一种车辆的无线通信模块，包括：
7.专用短距离通信dsrc(dedicated short-range communication，专用短距离通信)无线接口；
8.定位组件，所述定位组件与所述dsrc无线接口相连，所述定位组件定位车辆的当前所处位置或者利用所述dsrc无线接口确定所述当前所处位置；以及
9.通信组件，所述通信组件与所述定位组件相连，所述通信组件发送所述当前所处位置至服务器，以由所述当前所处位置生成所述车辆的行驶轨迹对所述车辆进行收费。
10.可选地，所述dsrc无线接口包括：
11.稽查接口，用于发送所述车辆的当前车载单元obu(onboardunit，车载单元)状态至稽查端；
12.信标通信接口，用于从信标端获取所述车辆的当前所处位置。
13.可选地，本技术实施例的车辆的无线通信模块，还包括：
14.第一身份认证接口，所述第一身份认证接口与身份识别卡通信；
15.第二身份认证接口，所述第二身份认证接口与电子不停车收费etc系统通信。
16.可选地，所述通信组件包括：
17.射频电路；
18.基带处理器，所述基带处理器与所述定位组件、所述dsrc无线接口和所述视频电路相连，所述基带处理器利用所述射频电路发送所述当前所处位置。
19.可选地，本技术实施例的车辆的无线通信模块，还包括：
20.电源管理组件，所述电源管理组件的一端与电源相连，所述电源管理组件的另一端分别与所述射频电路和所述基带处理器相连，所述电源管理组件将所述电源的供电电压分别转换为所述射频电路和所述基带处理器的工作电压。
21.可选地，所述射频电路包括lte(long term evolution，长期演进)射频电路和dsrc 射频电路。
22.可选地，本技术实施例的车辆的无线通信模块，还包括：
23.多个预留通信接口，所述多个预留通信接口与所述通信组件相连。本技术第二方面提供一种车辆的车载设备，其包括上述的车辆的无线通信模块。
24.本技术第三方面提供一种车辆，其包括上述的车辆的车载设备。
25.本技术第四方面提供一种车辆的收费系统，包括：
26.至少一个上述的车辆；
27.服务器，所述服务器与所述车辆的无线通信模块通信，所述服务器由所述无线通信模块发送的所述当前所处位置生成所述车辆的行驶轨迹，并基于所述行驶轨迹对所述车辆进行收费。
28.由此，通过在无线通信模块上设置有dsrc无线接口和定位组件，准确定位车辆的位置信息，保证定位的可靠性和适用性，并且在通信组件发送当前所处位置至服务器后，根据由当前所处位置生成的车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费用等问题，且成本较低，简单易于实现。
29.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
30.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
31.图1为根据本技术实施例提供的一种车辆的无线通信模块的方框示意图；
32.图2为根据本技术一个实施例的通信组件的示例图；
33.图3为根据本技术一个具体实施例的通信组件的示例图；
34.图4为根据本技术一个实施例的etc车载装置的方框示例图。
具体实施方式
35.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
36.下面参考附图描述本技术实施例的车辆及车辆的无线通信模块、车载设备、收费系统。针对上述背景技术中心提到的收费不合理或者未收到费等问题，本技术提供了一种车辆的无线通信模块，通过在无线通信模块上设置有dsrc无线接口和定位组件，准确定位车辆的位置信息，保证定位的可靠性和适用性，并且在通信组件发送当前所处位置至服务器后，根据由当前所处位置生成的车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费用等问题，且成本较低，简单易于实现。
37.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种车辆的无线通信模块的结构示意图。
38.如图1所示，该车辆的无线通信模块10包括：专用短距离通信dsrc无线接口100、定位组件200和通信组件300。
39.其中，定位组件200与dsrc无线接口100相连，定位组件200定位车辆的当前所处位置或者利用dsrc无线接口100确定当前所处位置。通信组件300与定位组件200相连，通信组件300发送当前所处位置至服务器，以由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费。
40.本技术实施例的无线通信模块10的通信制式可以采用但不限于ltecat1，同时具有 gnss功能，即除了实现基准的通信功能以外，其可以利用定位组件如全球卫星导航系统定位车辆的位置信息，或者在定位信号不好时，还可以利用dsrc无线接口100写入位置信息，如可以解决目前ltecat1的无线通信模块没有符合国标gb/t 20851标准的专用短距离通信(dsrc)接口的需求，从而达到无线通信模块的定位目的。
41.可选地，在一些实施例中，dsrc无线接口100包括：稽查接口，用于发送车辆的当前车载单元obu状态至稽查端；信标通信接口，用于从信标端获取车辆的当前所处位置。
42.作为一种可能实现的方式，对于区域未实施etc收费的地区(例如，海南岛)，本技术实施例的dsrc无线接口100包括稽查接口和信标通信接口，如无线通信模块10设置于车载单元时，通过dsrc无线接口100的稽查接口发送车辆的当前车载单元obu状态至稽查端，并通过信标通信接口从信标端获取车辆的当前所处位置。此外，为保证dsrc无线接口100在全国实现与etc系统的路侧设备rsu(roadsideunit，路侧单元)进行通信，本技术实施例的dsrc无线接口100可以符合国标gb/t 20851对obu端的要求，从而在实施etc收费的地区，dsrc无线接口100可以作为标准etc通信扣费的接口。
43.需要说明的是，定位组件200可以为全球卫星导航系统(global navigation satellitesystem，gnss)，定位组件200可以支持bd(北斗)功能，同时定位组件200还可以支持 gps(global positioning system，全球定位系统)，glonass(global navigationsatellite system，全球卫星导航系统)，galileo(伽利略卫星导航系统)等，以获取定位信息(即车辆的当前所处位置)，在此不作具体限制。
44.具体而言，本技术实施例可以通过通信组件300接收定位组件200定位得到的车辆的当前所处位置，或者是利用dsrc无线接口100确定的车辆的当前所处位置，通信组件300 可以将当前所处位置至服务器，以由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费。需要说明的是，由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹的方式可以采用相关技术中的生成方式，为避免冗余，在此不做详细赘述。
45.由此，通过在无线通信模块10上设置有dsrc无线接口100或者定位组件200，可以
实现对车辆当前所处位置的确定，从而在通信组件300发送当前所处位置至服务器后，由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费等问题，且成本较低，简单易于实现。
46.可选地，在一些实施例中，本技术实施例的车辆的无线通信模块10还包括：第一身份认证接口和第一身份认证接口。
47.其中，第一身份认证接口与身份识别卡通信。第二身份认证接口与电子不停车收费etc 系统通信。
48.作为一种可能实现的方式，为便于通信，本技术实施例的车辆的无线通信模块10可以设置有两个iso7816接口(即智能卡接口或身份认证接口)，第一身份认证接口与身份识别卡通信，用于蜂窝联网的身份认证，如身份识别卡可以为sim卡(subscriber identity module，用户身份识别模块)或者esim卡(embedded-sim，嵌入式sim卡)，第二身份认证接口可以与电子不停车收费etc系统通信，例如，第二身份认证接口可以和etc系统的安全访问模块esam(embedded secure access module，嵌入式安全控制模块)进行通信，第二身份认证接口可以用于etc系统的身份认证，从而保证本技术实施例的无线通信模块10 的通信认证，提高通信的安全性和可靠性。
49.可选地，在一些实施例中，如图2所示，通信组件300包括：射频电路301和基带处理器302，基带处理器302与定位组件200、dsrc无线接口100和射频电路301相连，基带处理器302利用射频电路301发送当前所处位置。其中，基带处理器302可以包括基带 (如图3中baseband)，以及与基带连接的存储器(如nand、ddr2和sdram等)。
50.其中，在一些实施例中，如图2所示，射频电路301包括lte射频电路和dsrc射频电路。
51.为便于本领域技术人员进一步了解本技术实施例的通信组件300，下面结合图3进行详细说明。
52.具体而言，lte射频电路与基带处理器302电路可以通过iq信号(in-phase quadrature，代表两路相位相差90度的信号)接口通信，通信速率大于10mhz，且与控制接口通信； lte射频电路由transceiver(即射频收发器)，pa(即功率放大器)，saw(即声表滤波器)， duplex(即双工器)，pam，lna(low noise amplifier，低噪声放大器)，switch等组成，功能逻辑连接关系如图3所示。其中，lte射频电路的分集接收天线ant_div通路只用于接收射频信号；lte射频电路的主天线ant_main，既可以发射射频信号，也可以接收射频信号。transceiver调制后的发射射频信号通过pa进行放大，放大后，通过滤波器和双工器的组合，最后通过射频开关，由ant_main把信号辐射出去；接收射频信号通过 ant_main天线和射频开关，通过滤波器和双工器的组合，把调制信号接收到transceiver 进行解调处理，再把解调后的基带信号给基带处理器电路进行处理。lte射频电路的gnss 接收天线ant_gnss通路只用于接收信号；gnss信号通过ant_gnss后经过声表滤波器(saw)，再通过低噪声放大器(lna)放大后，把调制信号接收到transceiver进行解调处理，再把解调后的基带信号给基带处理器电路进行处理。
53.另外，本技术实施例的lte射频电路可以设置有符合gb/t 20851标准的5.8g dsrc 微波收发芯片的电路，实现专用短距离通信功能。为了符合gb/t 20851标准的5.8ghz微波
收发芯片的选择要求，本技术实施例需要具有两个信道的微波收发功能，两个信道分别是信道1—5.79ghz/5.83ghz，信道2—5.80ghz/5.84ghz。需要说明的是，为了降低成本，5.8g dsrc微波收发芯片仅需要具有微波的收发功能和fm0编解码功能，dsrc专用短距离通信的原语帧由通信组件300的基带处理器302组织，dsrc专用短距离通信的流程处理也是由基带处理器302的基带处理器组织和处理，dsrc微波收发芯片内部不需要具有 mcu(microcontroller unit，微控制器)，也不需要具有非接卡读卡功能。
54.进一步地，如图3所示，dsrc射频电路与基带处理器302可以通过spi(serial peripheralinterface，串行外设接口)接口通信，dsrc射频电路中dsrc ic需要外接一个16mhz的晶体，通信时钟速率大于8mhz。另外，考虑到通信组件300需要通过射频线缆连接微带阵列天线，为了补偿射频线缆的功率损耗，本技术实施例可以给dsrc ic的射频发射功率进行一级放大，通过增加lna，实现发射功率的放大。由于dsrc ic的射频收发是分开的，本技术实施例可以通过射频开关进行收发的切换，并且本技术实施例还可以通过微带阵列天线实现微波的收发。因为dsrc ic的接收灵敏度比较高，所以射频线缆上的衰减对接收灵敏度的减小不影响整机性能因此，本技术实施例不需要为射频接收通路增加lna进行功率的放大。
55.需要说明的是，本技术实施例可以通过基带处理器302去控制dsrc无线接口100以及实现dsrc的协议处理，通过基带处理器302的外部通信接口，利用车辆上的显示屏和音频系统实现信息显示和声音提示。
56.可选地，在一些实施例中，本技术实施例的车辆的无线通信模块10还包括：电源管理组件400。其中，电源管理组件400的一端与电源相连，电源管理组件400的另一端分别与射频电路301和基带处理器302相连，电源管理组件400将电源的供电电压分别转换为射频电路301和基带处理器302的工作电压。
57.具体地，如图3所示，电源管理组件400可以为pmic(power management ic，电源管理芯片)，车辆的无线通信模块10的电压输入范围可以为3.4v～4.3v，优选地，输入电压为3.8v。例如，本技术实施例可以通过电源管理组件400将输入的3.8v转换为dsrc 射频电路需要的电压，最大电流不超过0.2a，并将输入的3.8v转换为lte射频电路需要的电压，最大电流不超过2a；同时将输入的3.8v转换为基带处理器302需要的电压，最大电流不超过0.8a。
58.在实际执行的过程中，由于lte射频电路与基带处理器302的通信接口的电压域都是 1.8v，dsrc射频电路工作电压为3.3v，因此，基带处理器302与lte射频电路通信不需要进行电平转换，而基带处理器302与dsrc射频单元通信需要进行电平转换，如图3所示，dsrc射频电路中还可以设置有电压转换电路，以使得dsrc射频单元处于相同的电压域。另外，pmic可以外接一个19.2mhz的晶体，pmic会产生基带处理器302需要的时钟，以提供给基带处理器302使用。
59.可选地，在一些实施例中，本技术实施例的车辆的无线通信模块10还包括：多个预留通信接口，多个预留通信接口与通信组件300相连。
60.作为一种可能实现的方式，如图3所示，多个预留通信接口可以包括spi接口，uart (universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)接口，usb(universalserial bus，通用串行总线)接口，gpio接口(general-purpose input/
output)，通用型之输入输出接口)等，其中，本技术实施例可以通过spi接口与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息；本技术实施例可以通过uart接口将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。需要说明的是，本技术实施例的车辆的无线通信模块10只保留与etc 系统相关的接口，不再保留摄像头(camera)接口、显示屏(lcd)接口和音频(audio) 接口等，从而最大程度的优化无线通信模块的体积和成本。
61.为便于理解，下面以具体实施例进行详细说明本技术实施例的车辆的无线通信模块10 的应用。
62.以海南岛为例，为实现符合海南岛高速公路电子收费模式，如图4所示，车辆的车载设备可以选用本技术实施例的车辆的无线通信模块10作为核心单元，并设计供电接口底板电路，把车辆的无线通信模块10焊接到供电接口底板上。
63.进一步地，供电接口底板可以设置有电源保护及转换电路，从而将车辆内部的12v转为3.8v给车辆的无线通信模块10供电；供电接口底板可以设置有lte的主天线，分集接收天线，gnss接收天线，dsrc微带阵列天线的射频座，通过射频线缆连接外部分离的 ltecat1(lte ue-category 1)主天线，分集接收天线，gnss接收天线，dsrc微带阵列天线。
64.进一步地，供电接口底板还可以设置有iso7816接口的通信接口，以用于lte无线通信使用的外接的sim卡的卡座或者板载的esim芯片，且用于实现ltecat1联网时的身份认证；供电接口底板还可以设置有iso7816接口的通信接口，以用于dsrc无线通信使用的支持3des(triple data encryption algorithm，三重数据加密算法)和sm4双算法(即一种分组密码标准)的符合电子收费国家标准要求的esam芯片，且用于实现etc认证流程的加密计算。
65.进一步地，供电接口底板还可以设置有电平转换电路，把车辆的无线通信模块10中基带处理器302的1.8v的电平转3.3v的电平，spi与can(controller area network,控制局域网)控制器通信，以用于can总线通信使用；本技术可以选用的支持cab 2.0b协议的can控制器和can收发器，并设计符合车规要求的can保护电路；etc系统通过can 总线把需要图像显示和声音提示的功能放到车辆行车电脑上实现，从而解决海南岛对高速公路电子收费的需求。
66.根据本技术实施例提出的车辆的无线通信模块，通过在无线通信模块上设置有dsrc 无线接口和定位组件，准确定位车辆的位置信息，保证定位的可靠性和适用性，并且在通信组件发送当前所处位置至服务器后，根据由当前所处位置生成的车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费用等问题，且成本较低，简单易于实现。
67.本技术还提供一种车辆的车载设备，该车辆的车载设备包括上述的车辆的无线通信模块。
68.根据本技术实施例提出的车辆的车载设备，通过上述的车辆的无线通信模块，可以实现对车辆当前所处位置的确定，从而在通信组件发送当前所处位置至服务器后，由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费等问题，且成本较低，简单易于实现。
69.本技术还提供一种车辆，该车辆包括上述的车辆的车载设备。
70.根据本技术实施例提出的车辆，通过上述的车辆的车载设备，可以实现对车辆当前所处位置的确定，从而在通信组件发送当前所处位置至服务器后，由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费等问题，且成本较低，简单易于实现。
71.本技术还提供一种车辆的收费系统，包括：
72.至少一个上述的车辆；
73.服务器，服务器与车辆的无线通信模块通信，服务器由无线通信模块发送的当前所处位置生成车辆的行驶轨迹，并基于行驶轨迹对车辆进行收费。
74.根据本技术实施例提出的车辆的收费系统，可以实现对车辆当前所处位置的确定，从而在通信组件发送当前所处位置至服务器后，由当前所处位置生成车辆的行驶轨迹对车辆进行收费，保证计费的准确性和公平性，从而在不重新修建收费站和增加路侧收费的路侧设备的前提条件下，解决收费不合理或者未收到费等问题，且成本较低，简单易于实现。
75.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
76.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
77.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
78.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
79.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介
质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。