CN102810146B - 一种电子标签及其功率校准方法、校准设备及校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子标签及其功率校准方法、校准设备及校准系统，应用于电子收费系统，该校准设备包括参数设置装置和校准信息发送链路，参数设置装置用于，设定校准信息；校准信息发送链路用于，向电子标签发送校准信息；其中，校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息。本发明提供的电子标签具备电可调发射功率和接收灵敏度的功能，能够根据实际应用场景进行自适应调整，无需人为干预；且调整范围大，能够满足不同种类车辆的差异化需求，并且调整等级连续，而非离散点。

Description

一种电子标签及其功率校准方法、校准设备及校准系统

技术领域

本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及一种电子标签及其功率校准方法、校准设备及校准系统。

背景技术

不停车收费系统（ElectronicTollCollectionSystem，简称ETC系统，又称电子收费系统）是利用车辆自动识别（AutomaticVehicleIdentification，简称AVI）技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换；通过计算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。

ETC系统是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统。该技术在国外已有较长的发展历史，美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已经局部联网并逐步形成规模效益。

RSU即路侧单元（Road-SideUnits，简称RSU），又称为电子标签读写器、路侧读写天线、ETC天线、路侧设备。RSU由微波天线和读写控制器组成。安装在收费车道门架上或收费岛立柱上，用于同过往车辆上的车载设备进行通信的天线及相应的控制设备。

OBU即车载单元OBU（OnBoardUnit，简称OBU），又称为电子标签、车载设备。OBU是一种具有微波通信功能和信息存储功能的移动识别设备，安装在车辆内部（风挡玻璃或仪表台上）并且支持利用专用短程通信与路侧设备进行信息交换的设备。

由于每个品牌规格甚至每个个体的车辆的前挡玻璃都存在差异，对于ETC系统直接反映在：每台车辆的前挡玻璃对射频工作信号的衰减程度是不一致的，然而每一台电子标签在出厂时的前向功率输出和反向灵敏度的等级是一致的，这样一来，在同一台路侧单元（RSU）下，不同车辆的交易覆盖范围就会存在差异。

这一差异的出现，将会导致不同车辆在距离RSU不同距离上开始交易。如果车辆的差异很大，很可能会导致两辆前后行驶的车辆，RSU先读到后车的标签，前车后交易甚至不交易，这样的情况对于ETC系统的实际运行有着很大的影响。

已有技术中，大多是通过结构上留出拨码等类型的开关等装置，选配两到三档的灵敏度，由用户根据经验选择2到3档的接收灵敏度，以适应不同车辆的风挡玻璃衰减量不一致的情况。但是，与众多车型相比，仅仅两到三档是完全不能够满足各式车辆的差异要求的，并且这种补偿是离散的而非连续的补偿。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种电子标签及其功率校准方法、校准设备及校准系统，能够根据实际应用场景进行发射功率以及接收灵敏度的自适应调整，以解决不同车辆风挡玻璃对射频信号衰减量不同导致标签交易范围不同的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种校准设备，应用于电子收费系统，所述校准设备包括参数设置装置和校准信息发送链路，

所述参数设置装置用于，设定校准信息；

所述校准信息发送链路用于，向电子标签发送所述校准信息；

其中，所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息。

进一步地，所述校准设备还包括定位装置，

所述定位装置用于，保证所述校准设备与所述电子标签的间距固定。

进一步地，所述校准设备还包括数据接收链路，和微控制单元，

所述数据接收链路用于，接收所述电子标签的自适应调整完毕信号或者校准结束信号，并发送给所述微控制单元；

所述微控制单元用于，接收到所述自适应调整完毕信号后，控制所述校准信息发送链路向所述电子标签发送所述设定的校准信息；以及，接收到所述校准结束信号后，结束当前校准过程。

本发明还提供了一种电子标签，应用于电子收费系统，所述电子标签包括：

前向发射链路，用于接收校准信息并发送给微处理单元，其中所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；以及，根据接收到的调整信号调整发射功率；

信号强度检测链路，用于根据检测到的射频信号的强度，得到实际功率等级信息并发送给所述微处理单元；

微处理单元，用于根据接收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并分别发送相应的调整信号给前向发射链路和反向接收链路；

反向接收链路，用于根据接收到的调整信号调整接收灵敏度。

进一步地，所述微处理单元还用于，如果确定需要进行校准，则还通过所述前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕信号；如果确定不需要进行校准，则通过所述前向发射链路向校准设备发送校准结束信号。

进一步地，所述前向发射链路进一步包括：调制器、功率放大器、电可调衰减器和发射天线；

其中，所述电可调衰减器用于根据接收到的所述微处理单元发送的所述调整信号，调整信号调节衰减的量值。

进一步地，所述反向接收链路进一步包括：接收天线、电可调衰减器、解调器、基带信号放大器、基带信号整形模块；

其中，所述电可调衰减器用于根据接收到的所述微处理单元发送的所述调整信号，调整信号调节衰减的量值。

此外，本发明还提供了一种电子标签功率校准方法，应用于电子收费系统，所述方法包括：

设定校准信息，其中所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

根据所述标准功率等级信息和检测到的实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并对发射功率和/或接收灵敏度进行调整。

本发明还提供了一种电子标签功率校准系统，所述功率校准系统包括电子标签和校准设备，所述校准设备进一步包括参数设置装置和校准信息发送链路；所述电子标签包括：前向发射链路、信号强度检测链路、微处理单元，和反向接收链路，其中：

所述参数设置装置用于，设定校准信息，所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

所述校准信息发送链路用于，向所述电子标签发送所述校准信息；

所述前向发射链路用于，接收所述校准信息并发送给微处理单元；以及，根据接收到的调整信号调整发射功率；

所述信号强度检测链路用于，根据检测到的射频信号的强度，得到实际功率等级信息并发送给所述微处理单元；

所述微处理单元用于，根据接收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并分别发送相应的调整信号给前向发射链路和反向接收链路；

所述反向接收链路用于，根据接收到的调整信号调整接收灵敏度。

进一步地，所述校准设备还包括定位装置、数据接收链路，和微控制单元；

所述定位装置用于，保证所述校准设备与所述电子标签的间距固定；

所述微处理单元还用于，如果确定需要进行校准，则还通过所述前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕信号；如果确定不需要进行校准，则通过所述前向发射链路向校准设备发送校准结束信号；

所述数据接收链路用于，接收所述电子标签的自适应调整完毕信号或者校准结束信号，并发送给所述微控制单元；

所述微控制单元用于，接收到所述自适应调整完毕信号后，控制所述校准信息发送链路向所述电子标签发送所述设定的校准信息；以及，接收到所述校准结束信号后，结束当前校准过程。

相较于现有技术，本发明至少具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的电子标签具备电可调发射功率和接收灵敏度的功能；

2、能够根据实际应用场景进行自适应调整，无需人为干预；

3、调整范围大，能够满足不同种类车辆的差异化需求，并且调整等级连续，而非离散点；

4、并提供了相应的校准设备，负责向电子标签发送校准信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的电子标签的组成示意框图；

图2为本发明实施例的校准设备的组成示意框图；

图3为本发明实施例的自适应功率校准流程示意图；

图4为本发明实施例的电子标签前向发射链路的组成示意框图；

图5为本发明实施例的电子标签反向接收链路的组成示意框图。

具体实施方式

本发明的主要目的在于，提供一种能根据实际应用场景进行发射功率以及接收灵敏度的自适应调整的电子标签，以解决不同车辆风挡玻璃对射频信号衰减量不同导致标签交易范围不同的情况。同时，本发明还提供了一种相应的校准设备，用于为电子标签提供标准功率信息。

为实现上述目的，本发明提供一种电子标签功率校准方法，具体采用如下技术方案：

设定校准信息，所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

根据所述标准功率等级信息和检测到的实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并对发射功率和/或接收灵敏度进行调整。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例中提出一种电子标签功率校准系统，主要包括电子标签设备和校准设备两部分。

如图1所示，本实施例的电子标签主要包括：微处理单元、前向发射链路、反向接收链路、信号强度检测链路。其中：

微处理单元，主要负责接收信号强度检测链路的输出，根据检测到的信号强度，计算出所在车辆风挡玻璃对射频信号的衰减量，根据衰减量计算前向发射链路需要补偿的功率等级，以及反向接收链路需要调整的灵敏度，而后分别向前向发射链路和反向接收链路发送调整信号，完成对上述两个链路的自适应调整；

信号强度检测链路，主要负责检测校准设备发送的校准信号的信号强度，并将信号强度反馈给微处理单元；

前向发射链路，主要是负责标签前向信号的调制和输出，另外一个重要功能是具备电可调整输出功率等级的功能。

反向接收链路，主要是负责标签接收路侧单元的射频唤醒信号，完成解调，另外一个重要功能是具备电可调接收灵敏度的功能。微处理单元两台链路根据调整信号完成对前向功率和接收灵敏度的调整，即自适应校准。

如图2所示，本发明实施例的校准设备主要包括电路部分和结构部分，其中电路部分主要包括标准功率发射链路，以及参数设置装置；结构部分则主要包括定位装置。

参见图2，校准设备的微控制单元主要负责接收处理数据接收链路的信号、处理信息录入模块输入的信息、控制校准信息发送链路发送数据等功能。

校准设备的校准信息发送链路，主要负责发射校准数据帧，校准数据帧中包括校准信息，如标准功率等级信息等。其中，校准信息发送链路的发射功率等级是已知的。

校准设备的参数设置部分，如图2中所示的信息录入模块，主要用于完成设定发射功率等级，以及其他校准参数。

校准设备的定位装置，是利用结构保证校准设备和电子标签之间保持固定准确的间距，以保证校准的精确性和稳定性。

电子标签功率校准系统的具体安装过程描述如下：

在安装时，将电子标签贴装在车辆的风挡玻璃上，将校准设备在车辆风挡玻璃外，正对标签，并且与电子标签的距离可以由校准设备的定位装置保证。将当地的空气介电常数输入校准设备（信息录入模块），校准设备会根据经验公式计算出不含风挡玻璃衰减的发送到电子标签的标准功率等级（也称作初始功率等级）。

结合图3所示，电子标签功率校准系统的具体校准过程主要包括以下步骤：

步骤301，电子标签的反向接收链路接收校准设备发送的标准数据帧信号；

该数据帧中包含校准设备发送给电子标签的功率校准信息，例如不含风挡玻璃衰减的标准功率等级信息。

步骤302，信号强度检测链路根据物理检测到的标准数据帧信号，测量出信号的实际功率等级信息。

步骤303，反向接收链路将解调出的不含风挡玻璃衰减的信号强度，即功率校准信息，发送给微处理单元。

步骤304，信号强度检测链路将含风挡玻璃衰减的信号强度，即检测出的实际功率等级信息，发送给微处理单元。

步骤305，微处理单元根据收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息计算衰减量，并根据计算出的衰减量判断是否需要进行校准，如判断信号强度是否一致（衰减量小于预定的阈值则认为一致），如果需要进行校准，则分别计算前向发射链路需要补偿的功率等级，以及反向接收链路需要调整的灵敏度。

微处理单元将标准功率等级与信号强度检测链路测量出的实际功率等级进行差操作，得到的差值就可以视为车辆风挡玻璃对工作信号的衰减量。

步骤306～307，微处理单元向前向发射链路和反向接收链路发送调整信号，前向发射链路和反向接收链路根据调整信号完成对前向功率和接收灵敏度的调整，即自适应校准。

步骤308，微处理单元通过前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕的数字信号。

步骤309，前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕射频信号。

步骤310，校准设备接收到自适应调整完毕射频信号后，继续向电子标签发送校准数据帧信号。

步骤311～313，同上述步骤302～304。

步骤314，微处理单元根据收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息计算衰减量，并根据计算出的衰减量判断是否需要进行校准，如果两个信号强度一致（例如衰减量小于预定的阈值），则说明不需要进行校准，则执行下一步骤315。

步骤315，微处理单元通过前向发射链路向校准设备发送校准结束数字信号。

步骤316，前向发射链路向校准设备发送校准结束射频信号。

校准设备收到该校准结束射频信号后，认为校准已经完成，至此，本次校准过程结束。

此外，本发明还提供了一种功率电可调射频前向发射链路，该前向发射链路具备电可调整输出功率等级的功能。请参照图4，该链路具体包括：调制器、功率放大器、电可调衰减器和发射天线等。调制信号和载波信号经过调制器的调制后到达功率放大器的输入级，功率放大器将信号放大，衰减器可以由调整信号进行控制以调节衰减的量值，信号经衰减器后由天线发射出去。

本发明还提供了一种接收灵敏度电可调反向接收链路，请参照图5，该链路具体包括：接收天线、电可调衰减器、解调器、基带信号放大器、基带信号整形模块。其中，接收天线接收空间的调制信号，衰减器在调整信号的调解下可以控制衰减量的大小，接收到的信号经过解调器后解调出基带信号，基带信号经过基带放大器和整形模块后转换为数字信号，送给微处理器进行处理。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

Claims (10)

1.一种校准设备，其特征在于，应用于电子收费系统，所述校准设备包括参数设置装置和校准信息发送链路，

所述参数设置装置用于，设定校准信息；

所述校准信息发送链路用于，向电子标签发送所述校准信息；

其中，所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息。

2.如权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述校准设备还包括定位装置，

所述定位装置用于，保证所述校准设备与所述电子标签的间距固定。

3.如权利要求1所述的校准设备，其特征在于，所述校准设备还包括数据接收链路，和微控制单元，

所述数据接收链路用于，接收所述电子标签的自适应调整完毕信号或者校准结束信号，并发送给所述微控制单元；

所述微控制单元用于，接收到所述自适应调整完毕信号后，控制所述校准信息发送链路向所述电子标签发送所述设定的校准信息；以及，接收到所述校准结束信号后，结束当前校准过程。

4.一种电子标签，其特征在于，应用于电子收费系统，所述电子标签包括：

反向接收链路，用于接收校准信息并发送给微处理单元，其中所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

前向发射链路，用于根据接收到的调整信号调整发射功率；

信号强度检测链路，用于根据检测到的射频信号的强度，得到实际功率等级信息并发送给所述微处理单元；

微处理单元，用于根据接收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并分别发送相应的调整信号给前向发射链路和反向接收链路；

反向接收链路，还用于根据接收到的调整信号调整接收灵敏度。

5.如权利要求4所述的电子标签，其特征在于，

所述微处理单元还用于，如果确定需要进行校准，则还通过所述前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕信号；如果确定不需要进行校准，则通过所述前向发射链路向校准设备发送校准结束信号。

6.如权利要求4或5所述的电子标签，其特征在于，

所述前向发射链路进一步包括：调制器、功率放大器、电可调衰减器和发射天线；

其中，所述电可调衰减器用于根据接收到的所述微处理单元发送的所述调整信号调节衰减的量值。

7.如权利要求4或5所述的电子标签，其特征在于，

所述反向接收链路进一步包括：接收天线、电可调衰减器、解调器、基带信号放大器、基带信号整形模块；

其中，所述电可调衰减器用于根据接收到的所述微处理单元发送的所述调整信号调节衰减的量值。

8.一种电子标签功率校准方法，其特征在于，应用于电子收费系统，所述方法包括：

设定校准信息，其中所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

根据所述标准功率等级信息和检测到的实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并对发射功率和/或接收灵敏度进行调整。

9.一种电子标签功率校准系统，其特征在于，所述功率校准系统包括电子标签和校准设备，所述校准设备进一步包括参数设置装置和校准信息发送链路；所述电子标签包括：前向发射链路、信号强度检测链路、微处理单元，和反向接收链路，其中：

所述参数设置装置用于，设定校准信息，所述校准信息包括：不含车辆风挡玻璃衰减的标准功率等级信息；

所述校准信息发送链路用于，向所述电子标签发送所述校准信息；

所述反向接收链路用于，接收所述校准信息并发送给微处理单元；

所述前向发射链路用于，根据接收到的调整信号调整发射功率；

所述信号强度检测链路用于，根据检测到的射频信号的强度，得到实际功率等级信息并发送给所述微处理单元；

所述微处理单元用于，根据接收到的标准功率等级信息和实际功率等级信息得到车辆风挡玻璃的衰减量，并根据得到的所述衰减量确定是否需要进行校准，如果确定需要进行校准，则计算需要调整的发射功率和/或接收灵敏度，并分别发送相应的调整信号给前向发射链路和反向接收链路；

所述反向接收链路还用于，根据接收到的调整信号调整接收灵敏度。

10.如权利要求9所述的校准系统，其特征在于，所述校准设备还包括定位装置、数据接收链路，和微控制单元；

所述定位装置用于，保证所述校准设备与所述电子标签的间距固定；

所述微处理单元还用于，如果确定需要进行校准，则还通过所述前向发射链路向校准设备发送自适应调整完毕信号；如果确定不需要进行校准，则通过所述前向发射链路向校准设备发送校准结束信号；

所述数据接收链路用于，接收所述电子标签的自适应调整完毕信号或者校准结束信号，并发送给所述微控制单元；

所述微控制单元用于，接收到所述自适应调整完毕信号后，控制所述校准信息发送链路向所述电子标签发送所述设定的校准信息；以及，接收到所述校准结束信号后，结束当前校准过程。