专利名称：Etc故障监测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及智能交通领域，，具体而言，涉及一种ETC(EleCtr0niC Toll Collection不停车收费系统)故障监测设备。
背景技术：
智能交通系统(Intelligent Transport System，简称ITS)是目前世界交通运输领域的前沿研究课题，也是我国交通科技发展的重点方向，其核心是针对日益严重的交通需求和环境保护压力，采用信息技术、电子通讯技术、自动控制技术、计算机技术及网络技术等对传统交通运输系统进行深入的改造，以提高系统资源的使用效率、系统安全性，减少资源的消耗和环境污染。ETC是ITS领域中的一个重要方面。通过安装在汽车上的车载单元(On Board Unit，简称为0BU)(即电子标签，存储与车辆有关的大量信息，如车辆型号、 车辆号码、车主的有关资料等)与安装在收费车道旁的路侧单元(Roadside Unit，简称为 RSU)，以微波的方式进行快速的数据交换，系统按相应的标准计算费额，通过联网的银行和提前预缴的储值卡进行结算，实现车辆的不停车收费。目前，ETC在使用和维护过程中不能确定故障类型，即很难定位故障原因(例如由空中信号因素导致的故障原因)，不能确定是OBU故障还是RSU故障，给用户使用和维护带来不便。针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于提供一种ETC故障监测设备，以解决上述问题至少之
ο根据本实用新型的一个方面，提供了一种ETC故障监测设备，包括天线接收模块，用于接收车载单元(OBU)和/或路侧单元(RSU)发出的微波信号并转发给处理模块；处理模块，与天线接收模块相连，用于根据天线接收模块转发过来的微波信号确定电子收费系统ETC的OBU和/或RSU异常。通过本实用新型，采用对OBU和/或RSU发出的微波信号进行监测，从而确定ETC 故障类型的技术手段，解决了相关技术中，不能确定ETC故障或异常类型，即很难定位故障原因的技术问题，进而达到了可以有效定位ETC故障原因的效果。

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图1为根据本实用新型实施例1的ETC故障监测设备的结构框图；图2为根据本实用新型实施例1的ETC故障监测设备的结构示意图；[0011]图3为根据本实用新型实施图4为根据本实用新型实施图5为根据本实用新型实施图6为根据本实用新型实施图7为根据本实用新型实施
J1的天线接收模块的组成框图； J 2的ETC故障监测设备的组成框图； J2的天线接收模块的组成结构示意图； J2的两种带宽滤波器切换时的结构示意图； J2的两种解调方式切换时的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。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组合。实施例1图1为根据本实用新型实施例的ETC故障监测设备的结构框图。如图1所示，该设备包括天线接收模块10，用于接收车载单元OBU和/或路侧单元RSU发出的微波信号并转发给处理模块12 ；处理模块12，与天线接收模块10相连，用于根据天线接收模块10转发过来的微波信号确定ETC的OBU和/或RSU异常。在具体应用时，上述处理模块12和天线接收模块10的连接方式可以为有线连接也可以为无线连接或耦合连接等。当ETC系统出现故障不能正常工作时，无法知晓是路侧单元RSU的问题还是某个车载单元OBU的问题的技术问题。这时，利用ETC故障监测设备对空口的数据进行监测并解析，如果ETC故障监测设备接收不到RSU (或0BU)的数据，或对接收到的信号进行解析处理，当收到的数据有错误，即可判断故障原因为RSU(或0BU)。在处理模块12接收天线接收模块10转发的微波信号之前，为了使处理模块能够有效识别上述微波信号，需要先对上述微波信号进行解调，因此，还需要一个实现解调功能的硬件模块，具体地，如图2所示，上述设备还可以包括解调模块14，与天线接收模块10 相连，用于将微波信号进行解调并转发给处理模块12。如图2所示，上述解调模块14可以包括比较器解调模块140，用于对微波信号采用比较器解调方式进行解调，比较器解调模块140可以由射频芯片或专用短程通信芯片内集成的比较器来实现，灵敏度较低，适合近距离使用。为了适合远距离应用的场景，如图2所示，上述解调模块14还可以包括第一开关 142，与比较器解调模块140和科斯塔斯(C0STAQ环解调模块144相连，用于对比较器解调模块140和COSTAS环解调模块144进行选通。上述COSTAS环解调模块144，用于对微波信号采用COSTAS环解调方式进行解调。为了保证处理模块12对微波信号的接收质量，可以在微波信号到达处理模块12 之前，对微波信号进行滤波，具体地，如图2所示，上述设备还可以包括滤波模块16，连接在天线接收模块10与解调模块14之间，用于对微波信号进行滤波并将滤波后的信号传送给解调模块14。由于各个厂家的OBU频点偏移不同，有的频点偏移较小，有的频点偏移较大，对于频点偏移较小的0BU，可以采用带宽不可调的滤波模块，对于频点偏移较大的0BU，可以采用带宽可调的滤波模块，以便有效地接收到微波信号。具体地，如图2所示，上述滤波模块 16可以包括第二开关164，用于对带宽不可调的第一子滤波模块160和带宽可调的第二子滤波模块162进行选通；其中，上述第一子滤波模块160，与第二开关164相连，用于对小于预设频点偏移阀值的微波信号进行滤波；上述第二子滤波模块162，与第二开关164相连， 用于对大于预设频点偏移阀值的微波信号进行滤波。上述第二开关可以设置在两个子滤波模块之前，也可以设置在两个子滤波模块之后。为了便于理解上述滤波方式，现以具体实例说明。在本实例中上述ETC故障监测设备可以同时接收5. 79GHz,5. 80GHz,5. 83GHz、5. 84GHz四个频点的信号，每个频点的接收带宽都可以调节。通常选用的中频声表滤波器(相当于第一子滤波模块160)带宽为5MHz， 在实际使用时有的厂家OBU频点偏移较大，使用声表滤波器不能有效接收到数据，本实例另一个滤波器(相当于第二子滤波模块16 ，带宽在10MHz，可以有效规避此问题。两种滤波器的切换可以采用拨码开关(相当于第二开关164)方式。上述第二子滤波模块162可以为LC模拟滤波器。如图2所示，上述处理模块12包括基带信号处理模块120，用于对天线接收模块 10转发过来的微波信号进行基带信号处理并将处理后的微波信号转发给微处理器模块； 微处理器模块122，与基带信号处理模块120相连，用于根据基带信号处理模块120转发过来的进行基带信号处理后的微波信号确定ETC的OBU和/或RSU异常，并产生与OBU和/ 或RSU相对应的异常信号；声光指示模块124，与微处理器模块122相连，用于根据微处理器模块122发送过来的异常信号进行与异常信号相对应的声光报警。具体地，当异常信号指示OBU故障和/或RSU故障时，声光指示模块IM可以显示与OBU和/或RSU相对应的不同的发光源和/或用于指示OBU或RSU的不同声音，其中，上述发光源可通过显示不同颜色来区分故障(异常)类型，但并不限于此。在具体实施方式
中，如图3所示，上述天线接收模块10，可以包括但不限于以下以下硬件模块外置天线100，用于接收OBU和/或RSU的微波信号；低噪声放大器(LNA) 102， 与所述外置天线100相连，用于对外置天线接收到的微波信号进行滤波放大处理；功分器 104，与LNA 102相连，用于将LNA处理后的微波信号分成预定数目路后转发给处理模块。在具体实施时，上述各个硬件模块(外置天线、低噪声放大器、功分器)的数量可以根据实际情况设置。具体地，可以参见图5所示实施例，但并不限于此。为了使用户可以在计算机上查看故障原因或异常类型，如图2所示，上述设备还可以包括与处理模块12相连的接口模块20，用于与连接计算机，该接口模块可以为USB 接口，串口、RS232接口等。本实施例中，上述微波信号可以为40MHz中频信号。实施例2本实施例提供一种ETC监听设备(即ETC故障监测设备)，如图4所示，包括天线接收模块10、射频模块40 (相当于解调模块14和滤波模块16)、基带信号处理模块120、微处理器模块122、声光指示模块124、接口模块20和电源模块。天线接收模块10与射频模块 40相连，所述射频模块40与所述基带信号处理模块120相连，所述基带信号处理模块120 与所述微处理器模块122相连，所述微处理器模块122同时还与所述声光指示模块IM和接口模块20相连。其中，实施例1中的处理模块12实现的功能，可以由基带信号处理模块 120、微处理器模块122以及声光指示模块IM实现，但基带信号处理模块120、微处理器模块122以及声光指示模块IM所实现的功能却不限于处理模块12实现的功能。也就是说， 实施例1中的处理模块可以包括基带信号处理模块120、微处理器模块122以及声光指示模块口4。如图5所示，天线接收模块10包括两个外置全向天线100、两个低噪放LNA (Low Noise Amplifier) LNA 102、两个功分器104。两个天线用来接收RSU或OBU发出的微波信号；两个低噪放LNA 102分别用来对天线接收到的微波信号进行滤波放大处理；每个功分器104都将一路信号分为两路送给射频模块40进行处理，分别产生信号1、信号2、信号3、 信号4。如图6所示，射频模块40主要由4片专用短程通信芯片400及外围电路组成， 4个芯片分别与两个功分器分成的4路射频信号相连并分别工作在5. 79GHz,5. 80GHz、 5. 83GHz、5. 84GHz 4个频点，用于对这4个频点的射频信号进行低噪放、混频、解调(仅限于比较器解调方式)等处理。射频模块40还可以根据接收信号频偏情况调节滤波器带宽。 本设备采用超外差接收方式，天线信号进入射频模块40经过低噪放、混频处理后产生一个 40MHz的中频信号，为保证接收信号质量，需要有一滤波器对该信号进行滤波处理。本设备采用了两种滤波器，一种是第一子滤波模块160，该滤波模块可以为集成声表滤波器，带宽为5MHz，另一种是第二子滤波模块162，该滤波模块可以为模拟器件搭的滤波器即LC模拟滤波器，带宽为10MHz。当被接收信号频偏较小时，采用第一子滤波模块160即声表滤波器， 当被接收信号频偏较大时采用第二子滤波模块162即模拟器件滤波器。切换方式通过第二开关164来实现，该开关可以为拨码开关。为同时适应信号强弱两种情况下的接收，本实施例设计了两种解调方式，如图7 所示，比较器解调模块140的比较器解调方式和COSTAS环解调模块144的COSTAS环解调方式，前者接收灵敏度较低，适合近距离使用，后者接收灵敏度较高，适合远距离使用。两种工作方式的切换通过第一开关142来实现，该开关可以为拨码开关。使用比较器解调方式时专用短程通信芯片400直接输出解调后的基带信号，使用COSTAS环解调方式时，专用短程芯片400输出对应的包络模拟信号，该信号通过高速AD转换器(该转换器可以在基带信号处理模块120内部)进行数字化后进入基带信号处理模块120。基带信号处理模块120主要由资源丰富的FPGA芯片构成，用于接收射频模块40 输出的解调信号，并对该信号进行FMO解码、HDLC解析，然后将数据重新组帧后上报给微处理器模块120。微处理器模块122主要由具有较强运算处理能力和接口丰富的ARM组成，用以控制整个系统各个模块的协调工作，包括专用短程芯片的配置、FPGA的配置、声光指示控制和通信控制。声光指示模块124的声音指示部分由蜂鸣器及驱动电路组成，用声音的方式指示监听器设备的工作状态和命令操作结果，光指示部分由不同颜色的指示灯组成，用来指示监听器设备的工作状态和命令操作结果；电源模块由高精度的电源芯片和外围电路组成，用来给各个电路模块供电，包括 3. 3V、1. 6V、1. 2V 多种电源。接口模块20，用于提供对外接口，例如可以和计算机相连，将故障类型传输给电脑显示。设备支持多种接口(例如USB接口，串口、RS232接口等)，可以直接放在车里进行故障定位，使用方便，定位快速准确。当ETC系统出现故障不能正常工作时，无法知晓是路侧单元RSU的问题还是某个车载单元OBU的问题。这时利用监听器设备对空口的数据进行监听并解析，如果监听器设备收不到RSU(或0BU)的数据，或收到的数据错误，即可判断故障原因为RSU(或0BU)。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型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，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种ETC故障监测设备，其特征在于，包括天线接收模块，用于接收车载单元OBU和/或路侧单元RSU发出的微波信号并转发给处理模块；所述处理模块，与所述天线接收模块相连，用于根据所述天线接收模块转发过来的微波信号确定电子收费系统ETC的OBU和/或RSU异常。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括解调模块，与所述天线接收模块相连，用于对所述天线接收模块接收的微波信号进行解调并转发给所述处理模块。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述解调模块包括比较器解调模块，用于对所述微波信号采用比较器解调方式进行解调。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述解调模块还包括第一开关，与所述比较器解调模块和科斯塔斯COSTAS环解调模块相连，用于对所述比较器解调模块和所述COSTAS环解调模块进行选通；所述COSTAS环解调模块，用于对所述微波信号采用COSTAS环解调方式进行解调。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括滤波模块，连接在所述天线接收模块与所述解调模块之间，用于对所述微波信号进行滤波并将滤波后的信号传送给所述解调模块。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述滤波模块包括第二开关，用于对带宽不可调的第一子滤波模块和带宽可调的第二子滤波模块进行选通；所述第一子滤波模块，与所述第二开关相连，用于对小于预设频点偏移阀值的微波信号进行滤波；所述第二子滤波模块，与所述第二开关相连，用于对大于所述预设频点偏移阀值的微波信号进行滤波。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二子滤波模块为LC模拟滤波器。
8.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，所述天线接收模块，包括外置天线，用于接收所述OBU和/或所述RSU的微波信号；低噪声放大器LNA，与所述外置天线相连，用于对所述外置天线接收到的微波信号进行滤波放大处理；功分器，与所述LNA相连，用于将所述LNA处理后的微波信号分成预定数目路后转发给所述处理模块。
9.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，所述处理模块包括基带信号处理模块，用于对所述天线接收模块转发过来的微波信号进行基带信号处理并将处理后的微波信号转发给微处理器模块；所述微处理器模块，与所述基带信号处理模块相连，用于根据所述基带信号处理模块转发过来的进行基带信号处理后的微波信号确定所述ETC的所述OBU和/或所述RSU异常， 并产生与所述OBU和/或所述RSU相对应的异常信号；声光指示模块，与所述微处理器模块相连，用于根据所述微处理器模块发送过来的所述异常信号进行与所述异常信号相对应的声和/或光报警。
10.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，还包括 与所述处理模块相连的接口模块，用于连接显示设备，将所述处理模块确定的ETC的异常类型传送给所述显示设备进行显示。
专利摘要本实用新型提供了一种ETC故障监测设备，包括天线接收模块，用于接收车载单元OBU和/或路侧单元RSU发出的微波信号并转发给处理模块；处理模块，与天线接收模块相连，用于根据天线接收模块转发过来的微波信号确定ETC的OBU和/或RSU的异常。采用上述ETC故障监测设备，当ETC异常时，可以对OBU和RSU发出的微波信号进行解析处理以快速准确定位故障原因。
文档编号G01R31/00GK202275120SQ20112030629
公开日2012年6月13日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者刘胜杰, 曹宇, 李保海, 李彦明, 王东, 马涛 申请人:中兴通讯股份有限公司