一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统

(10)申请公布号CN102353935A(43)申请公布日2012.02.15CN102353935A*CN102353935A*(21)申请号201110150738.2(22)申请日2011.06.07G01S5/06(2006.01)(71)申请人北京万集科技股份有限公司地址100085北京市海淀区上地东路1号院5号楼601(72)发明人田林岩武宏伟王春生(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人任默闻(54)发明名称一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统(57)摘要本发明实施例提供了一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统，所述的定位设备包括：微波采集模块，用于采集车载设备OBU发送的微波信号；保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；定位模块，用于根据采集到所述微波信号的时间以及定位设备的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。通过根据不同RSU接收到OBU发送信号的时间差确定出OBU与不同RSU之间的距离差，进而根据不同RSU的预设位置信息实现对装有OBU车辆的精确定位，不仅解决了现有技术中相邻车道干扰的问题，而且可实现对城市自由流ETC系统中装有OBU车辆的精确定位。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图11页CN102353943A1/2页21.一种基于时间测量的车载设备OBU定位方法，其特征是，所述的方法包括：多个路侧设备RSU分别采集车载设备OBU发送的微波信号；保存所述的RSU采集到所述微波信号的时间；根据所述的RSU采集到所述微波信号的时间以及各个RSU的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法还包括：所述的RSU发送微波广播信号至所述的OBU；所述的RSU接收所述的OBU根据所述微波广播信号返回的信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，保存所述的RSU采集到所述微波信号的时间包括：多个RSU分别保存各自采集到所述微波信号的时间；每个RSU将保存的时间以及采集到的微波信号发送至其他RSU。4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，根据所述的RSU采集到所述微波信号的时间以及各个RSU的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息包括：根据所述的RSU保存的各个时间确定时间差；根据所述的时间差确定所述的OBU与各个RSU之间的距离差；采集多个RSU对应的预设位置信息；根据所述的距离差以及所述的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征是，多个RSU在一条直线上或者不在一条直线上。6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，多个RSU通过专用通信总线联接。7.一种ETC系统的定位设备，其特征是，所述的设备包括：微波采集模块，用于采集车载设备OBU发送的微波信号；保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；定位模块，用于根据采集到所述微波信号的时间以及定位设备的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。8.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的设备还包括：微波广播发送模块，用于发送微波广播信号至所述的OBU；返回信号接收模块，用于接收所述的OBU根据所述的微波广播信号返回的信号。9.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的保存模块包括：第一保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；总线接口，用于通过专用通信总线接收其他定位设备采集到的微波信号以及保存的时间；第二保存模块，用于保存所述的总线接口接收到的微波信号以及时间。10.根据权利要求9所述的设备，其特征是，所述的定位模块包括：时间差确定模块，用于根据保存的各个时间确定时间差；距离差确定模块，用于根据所述的时间差确定所述的OBU与各个定位设备之间的距离差；预设位置采集模块，用于采集多个定位设备对应的预设位置信息；权利要求书CN102353935ACN102353943A2/2页3位置确定模块，用于根据所述的距离差以及所述的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。11.一种基于时间测量的车载设备OBU定位系统，其特征是，所述的系统包括：车载设备OBU和多个ETC系统的路侧设备RSU，其中，所述的OBU用于发送微波信号；所述的RSU包括根据权利要求7-10任意一项所述的定位设备，所述的定位设备包括：微波采集模块，用于采集车载设备OBU发送的微波信号；保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；定位模块，用于根据采集到所述微波信号的时间以及定位设备的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。12.根据权利要求11所述的系统，其特征是，所述的多个RSU在一条直线上或者不在一条直线上。13.根据权利要求11所述的系统，其特征是，所述的多个RSU通过专用通信总线联接。权利要求书CN102353935ACN102353943A1/9页4一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统技术领域[0001]本发明关于智能交通技术，特别是关于电子不停车收费(ETC，ElectronicTollCollection)技术，具体的讲是一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统。背景技术[0002]不停车收费ETC系统是智能交通系统领域中一个特殊的应用，采用专用短程无线通信(DSRC：DedicatedShort-RangeCommunication)技术实现整个收费过程，以使车辆在整个收费过程中保持行驶状态而不用停车。目前这一技术在高速公路收费中已经得到广泛应用。如图1所示，现有的高速公路ETC系统的主要包括下列设备：[0003]1)车道计算机400：负责对车道状态进行控制，并完成信息处理。[0004]2)ETC路侧单元(RSU，RoadSideUnit)：由RSU天线200和RSU控制器300组成，内含PSAM消费安全访问模块，对车载单元进行安全认证并完成信息采集并将信息传送给车道计算机400。RSU天线一般安装在4、5米高，每个RSU覆盖一个车道。[0005]3)ETC车载单元100(OBU，OnBoardUnit)：车载单元OBU安装在用户车辆上，装载用户身份信息和ESAM嵌入式安全模块，在交易时进行安全认证，对用户IC卡进行读写并将信息发送至路侧单元。OBU道路上的可通信区域一般为6-8米。[0006]ETC路侧单元RSU是车道计算机400与车载OBU100之间的传输中介，当应收费的车辆通过收费车道时，路侧单元中的RSU天线发射一束微波广播信号，OBU与RSU之间经过相互认证后，OBU与RSU之间进行数据交换。OBU内被写入相应信息，RSU也得到了相应的数据，之后上传到车道计算机。[0007]随着ETC系统应用范围的不断扩大，在实际的应用中，RSU天线除了覆盖本车道外，还会超出本车道对相邻车道进行覆盖，如此便会造成误扣费。误扣费现象严重影响了ETC系统的正常运行，造成各种不必要的纠纷。因此，如何解决相邻车道之间的干扰已成为公路收费运营部门的困扰。对ETC系统中装有OBU的车辆进行精确定位即可解决相邻车道间的干扰，然而在目前的ETC收费系统中，对装有OBU车辆的定位主要依靠布设在ETC收费车道上的地感线圈等附加装置来实现，如此便存在由于定位原理的局限导致对OBU的定位精度低的缺陷，因而不能满足精确定位的需求，不能解决相邻车道干扰的问题。此外，现有的定位方法也无法应用于城市自由流ETC系统中。发明内容[0008]本发明实施例提供了一种基于时间测量的OBU定位方法、设备及系统，通过根据不同RSU接收到OBU发送信号的时间差确定出OBU与不同RSU之间的距离差，进而根据不同RSU的预设位置信息实现对装有OBU车辆的精确定位，不仅解决了现有技术中相邻车道干扰的问题，而且可实现对城市自由流ETC系统中装有OBU车辆的精确定位。[0009]本发明的目的之一是，提供一种基于时间测量的车载设备OBU定位方法，所述的方法包括：多个路侧设备RSU分别采集车载设备OBU发送的微波信号；保存所述的RSU采集说明书CN102353935ACN102353943A2/9页5到所述微波信号的时间；根据所述的RSU采集到所述微波信号的时间以及各个RSU的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。[0010]为了实现OBU与RSU之间的认证，所述的方法还包括：所述的RSU发送微波广播信号至所述的OBU；所述的RSU接收所述的OBU根据所述微波广播信号返回的信号。[0011]为了实现多个RSU之间的相互通信，多个RSU通过专用通信总线联接。[0012]本发明的目的之一是，提供一种ETC系统的定位设备，所述的设备包括：微波采集模块，用于采集车载设备OBU发送的微波信号；保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；定位模块，用于根据采集到所述微波信号的时间以及定位设备的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。[0013]为了实现OBU与RSU之间的认证，所述的设备还包括：微波广播发送模块，用于发送微波广播信号至所述的OBU；返回信号接收模块，用于接收所述的OBU根据所述的微波广播信号返回的信号。[0014]本发明的目的之一是，提供一种基于时间测量的车载设备OBU定位系统，所述的系统包括：车载设备OBU和多个ETC系统的路侧设备RSU，其中，其中，所述的OBU用于发送微波信号；所述的RSU包括定位设备，所述的定位设备包括：微波采集模块，用于采集车载设备OBU发送的微波信号；保存模块，用于保存采集到所述微波信号的时间；定位模块，用于根据采集到所述微波信号的时间以及定位设备的预设位置信息确定所述的OBU的位置信息。[0015]为了实现对OBU的准确定位，所述的多个RSU在一条直线上或者不在一条直线上。[0016]为了实现多个RSU之间的相互通信，多个RSU通过专用通信总线联接。[0017]本发明的有益效果在于，通过根据不同的RSU接收到OBU发送信号的时间差确定出OBU与不同RSU之间的距离差，进而根据不同RSU的预设位置信息实现对装有OBU车辆的精确定位，不仅解决了现有技术中相邻车道之间的干扰问题，实现了ETC系统的准确扣费，减少了不必要的纠纷，而且可实现对城市自由流ETC系统中装有OBU车辆的精确定位。附图说明[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0019]图1为现有技术中的ETC系统的结构示意图；[0020]图2为本发明实施例提供的一种基于时间测量的OBU定位方法的第一种实施方式的流程图；[0021]图3为本发明实施例提供的一种基于时间测量的OBU定位方法的第二种实施方式的流程图；[0022]图4为图2中的步骤S202、S203的具体流程图；[0023]图5为本发明实施例提供的RSU定位的工作流程图；[0024]图6为本发明实施例提供的一种基于时间测量的车载设备OBU定位系统的结构框图；说明书CN102353935ACN102353943A3/9页6[0025]图7为本发明实施例提供的一种ETC系统的定位设备的结构框图；[0026]图8为本发明实施例提供的ETC系统路侧设备的RSU天线的结构框图；[0027]图9为本发明实施例提供的ETC系统路侧设备的RSU控制器的结构框图；[0028]图10为本发明实施例中的三个RSU的时序图；[0029]图11为本发明实施例中的三个RSU不在同一直线时的示意图；[0030]图12为本发明实施例中的三个RSU在同一直线时的示意图；[0031]图13为本发明实施例中的两个RSU并列设置时的示意图；[0032]图14为双ETC车道的OBU定位的连接示意图；[0033]图15为三ETC车道的OBU定位的连接示意图；[0034]图16为双ETC车道的OBU定位的另一种连接示意图；[0035]图17为采用三台RSU定位OBU时的现场布局示意图。具体实