ETC電子標(biāo)簽自校準(zhǔn)方法

引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對交通運(yùn)輸需求的增長，傳統(tǒng)收費(fèi)模式已成為制約高速公路通行能力的瓶頸。電子不停車收費(fèi)（Electronic Toll Collection，ETC）作為解決這個瓶頸的有效手段已經(jīng)成為高速公路收費(fèi)的主要發(fā)展方向[1]。尤其是近兩年，隨著ETC 系統(tǒng)全國聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，ETC 用戶的數(shù)量越來越多，眾多廠家和型號的電子標(biāo)簽運(yùn)行于全國的ETC 系統(tǒng)中， 由于各個廠家、各個型號，甚至同型號的每臺電子標(biāo)簽之間都存在著前、反向鏈路參數(shù)不一致的情況，這樣就導(dǎo)致了在同一個收費(fèi)站點(diǎn)的路測設(shè)備（RSU）下，交易范圍的大小參差不齊，抑或嚴(yán)重的鄰道干擾和跟車干擾問題，使得客戶感受變差、投訴增多，不利于全國聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)。已有技術(shù)中，大多是通過結(jié)構(gòu)上留出撥碼等類型的開關(guān)等裝置，選配 2 到 3 檔的靈敏度，由用戶根據(jù)經(jīng)驗選擇 2到 3檔的接收靈敏度，以適應(yīng)不同車輛風(fēng)擋玻璃衰減量不一致的情況。但是與眾多車型相比， 僅僅 2到 3檔是完全不能夠滿足各式車輛的差異要求的，并且這種補(bǔ)償是離散的而非連續(xù)的。本文主要論述了一種新型 ETC 電子標(biāo)簽自校準(zhǔn)方法，能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景進(jìn)行發(fā)射功率及接收靈敏度的自適應(yīng)調(diào)整，以解決不同車輛風(fēng)擋玻璃對射頻信號衰減量不同導(dǎo)致標(biāo)簽交易范圍不同的不足。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 [2,3]

本文的解決方法是提供一種電子標(biāo)簽及其功率校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)設(shè)備及校準(zhǔn)系統(tǒng)，能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景進(jìn)行發(fā)射功率及接收靈敏度的自適應(yīng)調(diào)整，以解決不同車輛風(fēng)擋玻璃對射頻信號衰減量不同導(dǎo)致標(biāo)簽交易范圍不同的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本文論述了一種校準(zhǔn)方法，應(yīng)用于電子收費(fèi)系統(tǒng)，校準(zhǔn)設(shè)備包括參數(shù)設(shè)置裝置和校準(zhǔn)信息發(fā)送鏈路，參數(shù)設(shè)置裝置用于設(shè)定校準(zhǔn)信息 ；校準(zhǔn)信息發(fā)送鏈路用于向電子標(biāo)簽發(fā)送所述校準(zhǔn)信息 ；其中，校準(zhǔn)信息包括不含車輛風(fēng)擋玻璃衰減的標(biāo)準(zhǔn)功率等級信息。校準(zhǔn)設(shè)備還包括定位裝置、數(shù)據(jù)接收鏈路和微控制單元，其中定位裝置用于保證所述校準(zhǔn)設(shè)備與所述電子標(biāo)簽的間距固定 ；數(shù)據(jù)接收鏈路用于接收所述電子標(biāo)簽的自適應(yīng)調(diào)整完畢信號或者校準(zhǔn)結(jié)束信號，并發(fā)送給所述微控制單元 ；微控制單元用于接收到所述自適應(yīng)調(diào)整完畢信號后，控制校準(zhǔn)信息發(fā)送鏈路向所述電子標(biāo)簽發(fā)送所述設(shè)定的校準(zhǔn)信息以及接收到所述校準(zhǔn)結(jié)束信號后， 結(jié)束當(dāng)前校準(zhǔn)過程。校準(zhǔn)設(shè)備的框圖如圖 1 所示。

本文還論述了可以用于自校準(zhǔn)的電子標(biāo)簽設(shè)計，應(yīng)用于電子收費(fèi)系統(tǒng)。電子標(biāo)簽包括前向發(fā)射鏈路，用于接收校準(zhǔn)信息并發(fā)送給微處理單元，其中所述校準(zhǔn)信息包括不含車輛風(fēng)擋玻璃衰減的標(biāo)準(zhǔn)功率等級信息以及根據(jù)接收到的調(diào)整信號調(diào)整發(fā)射功率 ；信號強(qiáng)度檢測鏈路，用于根據(jù)檢測到的射頻信號強(qiáng)度，得到實際功率等級信息并發(fā)送給所述微處理單元 ；微處理單元用于根據(jù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)功率等級信息和通過實際功率等級信息得到車輛風(fēng)擋玻璃的衰減量，并根據(jù)得到的所述衰減量確定是否需要進(jìn)行校準(zhǔn)，如果確定需要進(jìn)行校準(zhǔn)，則計算需要調(diào)整的發(fā)射功率和 / 或接收靈敏度，并分別發(fā)送相應(yīng)的調(diào)整信號給前向發(fā)射鏈路和反向接收鏈路 ；反向接收鏈路用于根據(jù)接收到的調(diào)整信號調(diào)整接收靈敏度。如果確定需要進(jìn)行校準(zhǔn)，則微處理單元還可通過所述前向發(fā)射鏈路向校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)送自適應(yīng)調(diào)整完畢信號 ；如果確定不需要進(jìn)行校準(zhǔn)， 則通過所述前向發(fā)射鏈路向校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)送校準(zhǔn)結(jié)束信號。電子標(biāo)簽的框圖如圖 2 所示。

2 系統(tǒng)的工作流程 [4]

電子標(biāo)簽功率校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體工作過程描述為 ：在安裝時，將電子標(biāo)簽貼裝在車輛的風(fēng)擋玻璃上，將校準(zhǔn)設(shè)備安裝在車輛風(fēng)擋玻璃外正對標(biāo)簽，并且與電子標(biāo)簽的距離可以由校準(zhǔn)設(shè)備的定位裝置保證。將當(dāng)?shù)氐目諝饨殡姵?shù)輸入校準(zhǔn)設(shè)備（信息錄入模塊），校準(zhǔn)設(shè)備會根據(jù)經(jīng)驗公式計算出不含風(fēng)擋玻璃衰減的值發(fā)送到電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)功率等級（也稱作初始功率等級）。

結(jié)合圖 3所示的系統(tǒng)工作流程圖，其電子標(biāo)簽功率校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體校準(zhǔn)過程包括以下步驟：

（1）電子標(biāo)簽的反向接收鏈路接收校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀信號 ；該數(shù)據(jù)幀中包含校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)送給電子標(biāo)簽的功率校準(zhǔn)信息，例如不含風(fēng)擋玻璃衰減的標(biāo)準(zhǔn)功率等級信息。

（13）前向發(fā)射鏈路向校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)送校準(zhǔn)結(jié)束射頻信號。校準(zhǔn)設(shè)備收到該校準(zhǔn)結(jié)束射頻信號后，認(rèn)為校準(zhǔn)已經(jīng)完成。至此，本次校準(zhǔn)過程結(jié)束。

3 系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件鏈路設(shè)計

本系統(tǒng)有幾處相對關(guān)鍵的鏈路，分別為功率電可調(diào)射頻 前向發(fā)射鏈路和接收靈敏度電可調(diào)反向接收鏈路，現(xiàn)在分別 描述如下。

3.1 功率電可調(diào)射頻前向發(fā)射鏈路 

功率電可調(diào)射頻前向發(fā)射鏈路，該前向發(fā)射鏈路具備電 可調(diào)整輸出功率等級的功能。如圖 4 所示，該鏈路包括調(diào)制器、 功率放大器、電可調(diào)衰減器和發(fā)射天線等。調(diào)制信號和載波信號經(jīng)過調(diào)制器的調(diào)制后到達(dá)功率放大器的輸入級，功率放大 器將信號放大，衰減器可以由調(diào)整信號進(jìn)行控制以調(diào)節(jié)衰減 的量值，信號經(jīng)衰減器后由天線發(fā)射出去。

3.2 接收靈敏度電可調(diào)反向接收鏈路 

接收靈敏度電可調(diào)反向接收鏈路如圖 5 所示，該鏈路具 體包括接收天線、電可調(diào)衰減器、解調(diào)器、基帶信號放大器、 基帶信號整形模塊。其中，接收天線接收空間的調(diào)制信號，衰 減器在調(diào)整信號的調(diào)解下可以控制衰減量的大小，接收到的 信號經(jīng)過解調(diào)器后解調(diào)出基帶信號，基帶信號經(jīng)過基帶放大 器和整形模塊后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送給微處理器進(jìn)行處理。 

4 結(jié) 語

本文論述的方法具有如下優(yōu)點(diǎn) ： 

（1）電子標(biāo)簽具備電可調(diào)發(fā)射功率和接收靈敏度的功能 ； 

（2）能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，無需人為 干預(yù) ；

（3）調(diào)整范圍大，能夠滿足不同種類車輛的差異化需求， 并且調(diào)整等級連續(xù)，而非離散點(diǎn)。 

本方法中論述的設(shè)備和方案已經(jīng)設(shè)計實現(xiàn)，并且已投入 實際應(yīng)用，經(jīng)過實踐證明，這一系統(tǒng)完全滿足設(shè)計效果，說明 了文章中所作的分析和討論是合理和實用的。