CN203858678U - 一种车载单元、etc系统及通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载单元，包括PCB电路板、DSRC模块、与所述DSRC模块相连的MCU主控模块和与所述MCU主控模块相连的ESAM模块，还包括：与所述MCU主控模块相连的IC卡模块；所述IC卡模块包括存储单元、与所述存储单元相连的微控制器CPU和与所述微控制器CPU相连的通信芯片；其中，所述MCU主控模块与所述微控制器CPU相连，DSRC模块、MCU主控模块、ESAM模块、IC卡模块集成于PCB电路板上。由于车载单元无需卡槽和读卡芯片即可与IC卡模块进行通信，因此降低了车载单元与IC卡的成本，减少了车载单元的体积并改善了外观，提高了车载单元与IC卡的兼容性，简化了ETC系统。

Description

一种车载单元、ETC系统及通信系统

技术领域

本申请涉及智能交通领域，特别涉及一种车载单元、ETC系统及通信系统。

背景技术

随着高速公路的快速发展，高速公路联网收费应用而生，其中，二义性路径识别系统在高速公路联网收费中应用广泛。二义性路径识别系统是记录车辆路径信息的系统。在高速公路联网收费体系中，可以根据二义性路径识别系统记录的车辆路径信息，进行收费。

根据二义性路径识别系统记录的车辆路径信息，进行收费的具体实现方式为：当车辆通过高速公路入口、信标站点时，入口ODU（On-Desktop Unit，桌面单元）及设于信标站点的RSU（路侧单元，Road Side Unit）会将路径信息（如入口信息及信标站点信息）写入OBU（车载单元，On board Unit）中，当车辆通过高速公路出口时，出口ODU会从OBU读取入口信息及信标站点信息，根据出口ODU读取的信息结合出口信息进行计费。

在高速公路电子不停车收费系统（Electronic Toll Collection，简称ETC）中，OBU和IC卡（Integrated Circuit Card，集成电路卡）被广泛使用，在使用过程中，由于OBU与IC卡是分离的两个独立个体，因此要求OBU中包含有放置IC卡以及操作IC卡的设备，即卡槽和读卡芯片，但这会导致OBU的成本增加，外观不够小巧、纤薄。而且OBU对IC卡的操作效果还会受到插卡深度的影响，导致OBU与IC卡的兼容性差。另外，在ETC系统中，对OBU的发行使用的是5.8G的设备，而对IC卡进行发行和充值的设备使用的则是13.56M读卡技术，由于对OBU和IC卡进行发行的设备不同，因此使得ETC系统较为繁复。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种车载单元、ETC系统及通信系统，以达到降低车载单元与IC卡的成本，减少车载单元的体积并改善外观，提高车载单元与IC卡的兼容性，简化ETC系统提的目的，技术方案如下：

一种车载单元，包括一张PCB电路板、专用短程通信技术DSRC模块、与所述DSRC模块相连的MCU主控模块和与所述MCU主控模块相连的嵌入式安全控制模块ESAM模块，还包括：

与所述MCU主控模块相连的IC卡模块；

所述IC卡模块包括存储单元、与所述存储单元相连的微控制器CPU和与所述微控制器CPU相连的通信芯片；

所述DSRC模块、MCU主控模块、ESAM模块、IC卡模块集成于一张PCB电路板上。

优选的，所述MCU主控模块与所述微控制器CPU电连接。

优选的，所述IC卡模块的通信芯片具体包括蓝牙通信模块、红外通信模块、线圈、USB接口中至少一种。

一种ETC系统，包括如上述任意一项所述的车载单元、与所述车载单元进行通信的RSU和与所述RSU相连的PC机；

其中，所述PC机生成需要发送至所述车载单元中ESAM模块和IC卡模块的指令，并接收应答信息；所述RSU封装PC机下发的指令，发送至所述车载单元，并接收所述车载单元的应答信息，反馈至PC机；所述车载单元解析所述RSU下发的指令。

优选的，所述车载单元与所述RSU使用5.8GHZ进行通信。

优选的，所述PC机和所述RSU通过串口或网口连接。

一种通信系统，包括如上述任意一项所述的ETC系统和与所述ETC系统中的车载单元进行通信的便携设备；

其中，所述便携设备与所述车载单元中的IC卡模块进行NFC近场通信，所述便携设备通过NFC近场通信为所述IC卡提供充值或扣费服务。

优选的，所述IC卡模块和所述便携设备通过13.56MHZ进行通信。

优选的，所述便携设备包括：采用NFC技术的手机。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请中，将IC卡模块集成到车载单元中，节省了IC卡的塑料外壳，IC卡模块的微处理器CPU与车载单元的MCU主控模块连接，车载单元的MCU主控模块直接与IC卡模块中的微处理器CPU进行通信，车载单元无需卡槽和读卡芯片即可与IC卡模块进行通信，降低了车载单元与IC卡的成本，减少了车载单元的体积并改善了外观；由于车载单元的MCU主控模块直接与IC卡模块的微处理器CPU连接，直接进行通信，IC卡无需插入车载单元中的卡槽中，无需考虑插入的深度影响，提高了车载单元与IC卡的兼容性。由于在对IC卡进行发行和充值时，可以通过车载单元的MCU主控模块对IC卡模块中的微处理器CPU进行操作，因此只需要利用5.8G的设备即可实现对车载单元和IC卡的发行，简化了ETC系统。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。

图1是本申请提供的车载单元的一种结构示意图；

图2是本申请提供的车载单元的另一种结构示意图；

图3是本申请提供的ETC系统的一种结构示意图；

图4是本申请提供的ETC系统的一种工作示意图；

图5是本申请提供的通信系统的一种结构示意图；

图6是本申请提供的通信系统的一种工作示意图；

图7是本申请提供的通信系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

请参见图1，其示出了本申请提供的车载单元的一种结构示意图，车载单元包括：DSRC(专用短程通信,Dedicated Short Range Communication)模块11、MCU（Micro Control Unit，微控制单元）主控模块12、ESAM（EmbeddedSecure Access Module，嵌入式安全控制模块）模块13、IC卡模块14和一张PCB电路板15，其中IC卡模块14包括存储单元141、微控制器CPU142和通信芯片143。

MCU主控模块12与DSRC模块11相连，ESAM模块13与MCU主控模块12相连。

MCU主控模块12与IC卡模块14相连，具体的，MCU主控模块12与微控制器CPU142相连。具体的，MCU主控模块12与微控制器CPU142电连接。

DSRC模块11、MCU主控模块12、ESAM模块13、IC卡模块14集成于一张PCB电路板15上。

本实用新型将去除了塑料外壳的IC卡模块集成到车载单元OBU中，MCU主控模块12与IC卡模块14中的微处理器142相连。

MCU主控模块12，负责调度OBU各模块资源，控制OBU的工作流程，是OBU的中央处理器。

DSRC模块11：负责与外部设备通过5.8G信号进行通信，是OBU与外部设备进行无线传输的通道。

ESAM模块13：负责存储OBU和车辆的相关信息，例如车牌号、车主信息等，是OBU重要的信息存储模块，同时用于与外部设备进行身份验证。

IC卡模块14：负责账户信息存储、支付结算、安全保密，是OBU进行ETC消费的重要载体。

在本实用新型中，IC卡模块14为由微处理器CPU142、存储单元141、芯片操作系统COS以及通信芯片143组成的CPU卡。将IC卡模块14集成到OBU中后，OBU不再需要传统的13.56M读卡芯片以及放置IC卡的卡槽，提高了OBU与IC卡的兼容性，节省了OBU的成本和空间。

具体的，通信芯片143可以包括蓝牙通信模块、红外通信模块、线圈、USB接口中至少一种。

在本实施例中，在图1示出的车载单元的基础上扩展出另外一种车载单元，请参见图2，图2示出了本申请提供的车载单元的另一种结构示意图，在图1示出的车载单元的基础上还包括：声光提示模块21，与MCU主控模块12相连。

在本申请中，将IC卡模块集成到车载单元中，节省了IC卡的塑料外壳，IC卡模块的微处理器CPU与车载单元的MCU主控模块连接，车载单元的MCU主控模块直接与IC卡模块中的微处理器CPU进行通信，车载单元无需卡槽和读卡芯片即可与IC卡模块进行通信，降低了车载单元与IC卡的成本，减少了车载单元的体积并改善了外观；由于车载单元的MCU主控模块直接与IC卡模块的微处理器CPU连接，直接进行通信，IC卡无需插入车载单元中的卡槽中，无需考虑插入的深度影响，提高了车载单元与IC卡的兼容性。由于在对IC卡进行发行和充值时，可以通过车载单元的MCU主控模块对IC卡模块中的微处理器CPU进行操作，因此只需要利用5.8G的设备即可实现对车载单元和IC卡的发行，简化了ETC系统。

实施例二

请参见图3，图3示出了本申请提供的ETC系统的一种结构示意图，ETC系统包括：车载单元31、RSU32和PC机33。其中，车载单元31的具体结构和各个模块的功能请参见实施例一所涉及的车载单元，在此不再赘述。

RSU32，与车载单元31进行通信。

PC机33，与RSU32相连。

在本实施例中，PC机33生成需要发送至所述车载单元31中ESAM模块13和IC卡模块14的指令，并接收应答信息；所述RSU32封装PC机33下发的指令，发送至所述车载单元31，并接收所述车载单元31的应答信息，反馈至PC机33；所述车载单元31解析所述RSU32下发的指令。

在本实施例中，具体的，RSU32封装PC机33下发的指令，使PC机33下发的指令满足RSU32与车载单元31之间的通信协议。RSU32将封装后的指令发送至车载单元31。

在本实施例中，车载单元31解析所述RSU32下发的指令具体可以为：车载单元31通过DSRC模块11解调RSU32下发的射频信号，将解调后生成的数字信号发送到MCU主控模块12，MCU主控模块12解析出需要发送给ESAM模块13或IC卡模块14的命令，并将其发送给ESAM模块13或IC卡模块14，ESAM模块13或IC卡模块14执行完命令后，将应答信息反馈给MCU主控模块12，组装成完整的信息帧后，通过DSRC模块11将信号进行调制发送给RSU32。

在本实施例中，车载单元31与所述RSU32可以但不局限于通过5.8G信号进行通信。

在本实施例中，PC机33和RSU32可以通过串口或网口连接。

请参见图4，图4示出了本申请提供的ETC系统的一种工作示意图。在图4中示出了车载单元31与RSU32的具体通信方式，即5.8G信号通信，且示出了PC机33和RSU32之间的具体连接方式，即串口或网口连接。

实施例三

请参见图5，图5示出了本申请提供的通信系统的一种结构示意图，通信系统包括：便携设备51和ETC系统52。其中，ETC系统52的具体结构和各个模块的功能请参见实施例一，在此不再赘述。

便携设备51，与ETC系统52中的车载单元31进行NFC(近距离无线通讯,Near Field Communication)近场通信，具体的，与所述车载单元31中的IC卡模块14进行NFC近场通信，为IC卡模块14提供充值或扣费服务。

在本实施例中，便携设备51的工作频率为13.56MHz，与IC卡模块14通过13.56MHz信号进行通信，支持ISO14443标准，完全满足IC卡模块14的工作条件，因此，便携设备51与IC卡模块14进行通信，使ETC系统更为灵活、方便。

请参见图6，图6示出了本申请提供的通信系统的一种工作示意图，图6示出了本申请提供的便携设备51与IC卡模块14之间的具体通信方式，即13.56MHz信号通信。

下面对便携设备51与IC卡模块14、ETC系统52中的RSU32和PC机33进行通信的工作流程进行详细描述，请参见图7，其示出了本申请提供的通信系统的工作流程示意图。具体的，图7示出的是利用便携设备51的全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）和3G网络与本申请中的车载单元31和RSU32、PC机33进行交互，完成收费。

具体实施方式为：

在入口处，便携设备51通过3G网络将当前车辆入口站点信息发送至RSU32、PC机33，由RSU32、PC机33记录当前入口站点信息。

在车辆行驶过程中，便携设备51利用GPS系统记录车辆的行驶路径。

在出口处，便携设备51通过3G网络将所记录的车辆的行驶路径以及当前出口站点信息发送至RSU32、PC机33，由RSU32、PC机33根据所记录的车辆的行驶路径以及当前出口站点信息、当前入口站点信息计算应对IC卡模块14扣除的费用，并将计算出的应扣除费用传回便携设备51，便携设备51根据RSU32、PC机33传回的应扣除费用，通过NFC模块与车载单元31进行13.56MHz信号通行，完成对车载单元31中IC卡模块14的扣费操作，并将扣费结果告知RSU32、PC机33。RSU32、PC机33根据扣费结果更新车辆登记情况，在车辆通过车道时，根据RSU32、PC机33更新后的车辆登记情况决定是否抬杆放行。

在本实施例中，便携设备51具体可以但不局限于为采用NFC技术的手机。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上对本申请所提供的一种车载单元、ETC系统及通信系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种车载单元，包括一张PCB电路板、专用短程通信技术DSRC模块、与所述DSRC模块相连的MCU主控模块和与所述MCU主控模块相连的嵌入式安全控制模块ESAM模块，其特征在于，还包括： 

与所述MCU主控模块相连的IC卡模块； 

所述IC卡模块包括存储单元、与所述存储单元相连的微控制器CPU和与所述微控制器CPU相连的通信芯片； 

所述DSRC模块、MCU主控模块、ESAM模块、IC卡模块集成于一张PCB电路板上。 

2.根据权利要求1所述的车载单元，其特征在于，所述MCU主控模块与所述微控制器CPU电连接。 

3.根据权利要求1或2所述的车载单元，其特征在于，所述IC卡模块的通信芯片具体包括蓝牙通信模块、红外通信模块、线圈、USB接口中至少一种。 

4.一种ETC系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任意一项所述的车载单元、与所述车载单元进行通信的RSU和与所述RSU相连的PC机； 

其中，所述PC机生成需要发送至所述车载单元中ESAM模块和IC卡模块的指令，并接收应答信息；所述RSU封装PC机下发的指令，发送至所述车载单元，并接收所述车载单元的应答信息，反馈至PC机；所述车载单元解析所述RSU下发的指令。 

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述车载单元与所述RSU使用5.8GHZ进行通信。 

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述PC机和所述RSU通过串口或网口连接。 

7.一种通信系统，其特征在于，包括如权利要求4-6任意一项所述的ETC系统和与所述ETC系统中的车载单元进行通信的便携设备； 

其中，所述便携设备与所述车载单元中的IC卡模块进行NFC近场通信，所述便携设备通过NFC近场通信为所述IC卡提供充值或扣费服务。 

8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于，所述IC卡模块和所述便携设备通过13.56MHZ进行通信。 

9.根据权利要求7-8任意一项所述的通信系统，其特征在于，所述便携设备包括：采用NFC技术的手机。