新型多頻段多功能電子標籤的製作方法

2023-05-16 17:01:01 3

專利名稱：新型多頻段多功能電子標籤的製作方法
技術領域：
本發明涉及射頻識別技術領域，尤其是涉及一種基於專用短程通信協議 並適用於高速公路電子不停車收費及多義性路徑識別的新型多頻段多功能電 子標籤。
背景技術：
電子不停車收費ETC)技術和多義性路徑識別技術是目前智能交通領域的 重點發展項目，是實現道路智能化、信息化的重要手段。其中電子不停車收 費技術在保證車輛快速通過收費站同時，能夠確保可靠付費，從而有效改善 目前普遍存在的城市出入口收費站的交通瓶頸狀況。而多義性路徑識別技術 能完善、清晰地提供車輛的行車數據，為通行費的精確拆分和結算提供依據。 國內外在電子不停車收費ETC)技術方面做了長期的研究和開發應用工作。目 前，電子不停車收費ETC)技術已經基本發展成熟，並在多個省市得到了全面 的推廣應用，取得了良好的社會效應和經濟效益。而多義性路徑識別技術， 是隨著我國高速公路建設的快速發展，多義性路徑路環的不斷增多，開始從 理論、實踐角度進行研究。基於射頻識別技術與集成電路卡IC卡)技術的多 義性路徑識別系統是目前最先進、最有效的解決方案。中國專利文獻公開了 一種用於多義性路徑識別的路側基站 [CN200720052812. 6]，包括喚醒基站和通信基站，所述喚醒基站持續發送喚 醒信號，用於喚醒進入喚醒區域的車載單元裝置，使車載單元裝置與通信基 站建立通信連接；所述通信基站持續廣播路徑信息，與被喚醒的車載單元裝 置進行數據交互，將路徑信息保存在車載單元裝置內。兩片式電子標籤加雙 界面CPU卡電子不停車收費裝置[CN02271536.3]，它包括微處理控制器，與微處理控制器的I/O端相連的存儲器和顯示及指示電路，在固化短程通訊協 議規範運算程序的微處理控制器的I/O端接有微波接收電路、微波發射電路和ic卡讀寫接口電路。通過增設微處理控制器與雙界面CPU卡之間的數據專用讀寫接口裝置，將其卡內的電子錢包交易信息事先轉移至電子裝置的存儲器內，並採用傳輸的速率高達500KBit/s的專用短程通訊協議規範來實現高 速、實時的電子不停車收費過程。採用基於射頻識別技術與IC卡技術的多義性路徑識別系統的電子不停車 收費必須要解決如何實現現有電子不停車收費車載單元與多義性路徑識別系 統的路側天線通信的問題。目前採用的解決方案為不停車收費車輛同普通 車道通行的車輛同步更換通行卡，即分別將現有的非接觸式13. 56M微波天線) IC卡更換成雙界面含13. 56M微波天線和433M/915M/2. 4G微波天線)，或將現 有的雙界面含13. 56M微波天線和接觸式)IC卡更換成三界面含13. 56M微波 天線、433M/915M/2.4G微波天線和接觸式)IC卡。已安裝車載單元的車輛由 於IC卡結構的改變，原有的車載單元需更換以適應IC卡尺寸的變化。上述解決方案存在以下不足1、 對於IC卡的全面更換，勢必會造成資源的嚴重浪費。由於將實施多 義性路徑識別系統，目前所採用的IC卡內的13. 56M微波天線和接觸式界面 已不能滿足需要，需在IC卡內增加433M/915M/2.4G微波天線。而一方面現 有IC卡的外形尺寸無法容納現有技術的433M/915M/2. 4G微波天線，另一方 面根據目前市場的情況如對現有IC卡進行回收改造，其成本將遠高於全新生 產。因此一旦實施多義性路徑識別系統，必然需要對現有的IC卡進行全面更 換，不但會造成資源的嚴重浪費，也會造成資金的浪費。2、 IC卡的成本高，標識率不夠高。由於IC卡尺寸的限制，其電池容量 相對較小，為滿足相同使用時間的要求，勢必會要求IC卡降低被路側天線喚 醒時的使用功率。降低使用功率一方面會使成本大幅提高，另一方面由於使用功率的降低，其天線的，勢必會影響其標識率。 發明內容本發明主要是解決現有技術所存在的上述技術問題；提供一種基於專用 短程通訊協議的規範要求，同時支持現有的雙界面IC卡和單界面IC卡，一 方面在可能出現多義性的路徑上建設的路側天線設備的支持下實現車輛行駛 路徑的精準判別，另一方面在收費車道路側單元及收費計算機系統的支持下 實現車輛的較高通行速度的不停車收費的新型多頻段多功能電子標籤。本發明還有一 目的是解決現有技術所存在的上述技術問題；提供一種安 全性能高，能源消耗少，體積小巧，可實現遠距離、高速率、高可靠性數據 通信的新型多頻段多功能電子標籤。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的新型多頻 段多功能電子標籤，包括微處理器，與微處理器的I/O端相連的存儲器，電 源通過電源控制電路與微處理器相連接，微處理器V0端還連接有上電復位 電路，上電復位電路分別與電源和電源控制電路相連，其特徵在於，所述的 微處理器I/O端還連接有微波發射單元、微波接收單元、單頻段微波控制單 元、多頻段微波控制單元、觸發控制單元、以及用於同IC卡進行信息交互並 將IC卡內信息讀入存儲器內的IC卡讀寫單元；上述的多頻段微波控制單元、 觸發控制單元和微波接收單元均與電源控制電路相連接。微處理器的I/O端 固化符合短程無線通信協議規範的運算及邏輯程序。作為優選，所述的微波發射單元為5. 8G微波發射單元，它包括依次串聯 的微波發射電路、放大電路一和發射天線，微波發射電路連接在微處理器I/O 端。作為優選，所述的微波接收單元為5. 8G微波接收單元，它包括依次串聯 的接收天線、放大電路二和微波接收電路，微波接收電路分別連接在微處理 器1/0端和電源控制電路上。作為優選，所述的單頻段微波控制單元為13.56M微波控制單元，它包括 依次串聯的射頻模塊一、放大電路三和天線單元一，射頻模塊一連接在微處 理器1/0端。作為優選，所述的多頻段微波控制單元為433M/915M/2. 4G微波控制單元， 它包括依次串聯的射頻模塊二、放大電路四和天線單元二，射頻模塊二分別 連接在微處理器I/O端和電源控制電路上。本發明充分利用現有的收費系統和多義性路徑識別解決方案，克服現有 的電子不停車收費及基於射頻識別技術與集成電路IC卡技術的多義性路徑識 別共存應用要求的缺陷，有效提升多義性路徑識別的成功率及效率。通過 13. 56M微波電路和或)IC卡讀寫電路與IC卡進行信息交互，並將IC卡內信 息讀入存儲器內包括"電子錢包信息")，通過433M/915M/2.4G微波控制電路 根據多義性路徑識別系統採用的微波頻段不同分別採用433MHz、或915MHz、 或2. 4GHz頻段的微波天線及控制電路)將標識信息寫入存儲器，並採用5. 8G 的專用頻段微波實現完全實際路徑的電子不停車收費。作為優選，觸發控制單元包括拆卸觸發器和插/拔卡觸發器，所述的拆卸 觸發器連接有驅動電路一和放大電路五，拆卸觸發器信號輸出端一路經驅動 電路一輸出控制信號至電源控制電路，另一路經放大電路五輸出觸發信號數 據至微處理器I/0瑞;所述的插/拔卡觸發器連接有驅動電路二和放大電路六， 插/拔卡觸發器信號輸出端一路經驅動電路二輸出控制信號至電源控制電路， 另一路經放大電路六輸出觸發信號數據至微處理器1/0端。作為優選，所述的微處理器I/O端還連接有顯示及指示單元；所述的顯 示及指示單元包括液晶顯示屏和聲光指示裝置，液晶顯示屏和聲光指示裝置 分別連接在微處理器上。作為優選，所述的IC卡讀寫單元包括IC卡插座，所述的IC卡插座通過 IC卡匹配電路與微處理器相連。因此，本發明具有如下優點1、 全面支持現有的不停車收費系統和基於射頻識別技術與集成電路卡ic 卡)技術的多義性路徑識別系統，並且可以支持目前已經在高速公路收費領 域廣泛採用的雙界面IC卡和單界面IC卡，因此可以充分利用現有的收費設 備，在解決多義性路徑識別前提下節省投資。2、 433M/915M/2.4G微波電路採用高靈敏度、高集成度的射頻晶片，除了 具有小體積、低功耗的特點外，還可實現遠距離、高速率、高可靠性的數據 通信。在車輛行駛過程中所接收到的路徑信息先被寫入存儲器，再通過13. 56M 的微波信號喚醒IC卡進行快速的數據寫入和校驗，然後進入休眠模式。通過 休眠模式和工作模式的相互轉換，降低設備的功耗。3、 通過採用機卡分離、拆卸觸發電路，確保本發明的使用安全。在使用 中存儲器內的車輛信息將自動與IC卡內的車輛信息進行比對，以確認是否存 在盜用、錯卡等情況，防止該裝置在安裝固定後的非法拆卸。4、 具有插(拔)卡觸發電路。通過識別插卡動作，喚醒設備與IC卡進行 信息比對、交互，並將IC卡內信息讀入存儲器內；通過識別拔卡動作，喚醒 設備清除存儲器內除車輛信息外其它所有信息。


附圖1是本發明的一種結構框圖。 附圖2是本發明的一種結構詳圖。圖中，微處理器l、存儲器2、電源3、電源控制電路4、上電復位電路5、 微波發射單元8、微波發射電路81、放大電路一82、發射天線83、微波接收 單元9、微波接收電路91、放大電路二92、接收天線93、單頻段微波控制單 元10、射頻模塊一101、放大電路三102、天線單元一103、多頻段微波控制 單元ll、射頻模塊二lll、放大電路四112、天線單元二113、觸發控制單元 12、拆卸觸發器121、驅動電路一 121a、放大電路五121b、插/拔卡觸發器122、驅動電路二 122a、放大電路六122b、 IC卡讀寫單元13、 IC卡插座131、 IC卡匹配電路132、顯示及指示單元14、液晶顯示屏141、聲光指示裝置142。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例如圖1和圖2所示，新型多頻段多功能電子標籤，包括微處理器l，與微處理器1的I/O端相連的存儲器2，電源3通過電源控制電路4與微處理器1 相連接，微處理器1的I/O端還連接有上電復位電路5，上電復位電路5分別 與電源3和電源控制電路4相連。微處理器1的I/O端還連接有微波發射單 元8、微波接收單元9、單頻段微波控制單元10、多頻段微波控制單元11、 觸發控制單元12、以及用於同IC卡進行信息交互並將IC卡內信息讀入存儲 器2內的IC卡讀寫單元13;上述的多頻段微波控制單元11、觸發控制單元 12和微波接收單元9均與電源控制電路4相連接。微波發射單元8為5. 8G微波發射單元，它包括依次串聯的微波發射電路 81、放大電路一 82和發射天線83，微波發射電路81連接在微處理器1的I/O 端。微波接收單元9為5.8G微波接收單元，它包括依次串聯的接收天線93、 放大電路二 92和微波接收電路91，微波接收電路91分別連接在微處理器1 的I/0端和電源控制電路4上。單頻段微波控制單元10為13. 56M微波控制單元，它包括依次串聯的射 頻模塊一IOI、放大電路三102和天線單元一103，射頻模塊一101連接在微 處理器1的I/O端。多頻段微波控制單元11為433M/915M/2. 4G微波控制單 元，它包括依次串聯的射頻模塊二lll、放大電路四112和天線單元二113， 射頻模塊二 111分別連接在微處理器1的I/O端和電源控制電路4上。觸發控制單元12包括拆卸觸發器121和插/拔卡觸發器122，所述的拆卸觸發器121連接有驅動電路一 121a和放大電路五121b，拆卸觸發器121信號 輸出端一路經驅動電路一 121a輸出控制信號至電源控制電路4，另一路經放 大電路五121b輸出觸發信號數據至微處理器1的I/O端；所述的插/拔卡觸 發器122連接有驅動電路二 122a和放大電路六122b，插/拔卡觸發器122信 號輸出端一路經驅動電路二 122a輸出控制信號至電源控制電路4，另一路經 放大電路六122b輸出觸發信號數據至微處理器1的I/O端。微處理器1的I/O端還連接有顯示及指示單元14;所述的顯示及指示單 元14包括液晶顯示屏141和聲光指示裝置142，液晶顯示屏141和聲光指示 裝置142分別連接在微處理器1上。IC卡讀寫單元13包括IC卡插座131， IC 卡插座131通過IC卡匹配電路132與微處理器1相連。微處理器1是整個設備的核心，它通過單頻段微波控制單元10 (13.56M 微波單元)和(或)IC卡讀寫單元13將IC卡內的車輛信息讀入，與存儲器 2內的車輛信息進行比對確認，然後將IC卡內的除車輛信息外其它信息(甚 至包含"電子錢包信息")讀入並轉存入存儲器2;微處理器1內固化的符合 短程無線通信協議規範的運算及邏輯程序通過5. 8G微波發射單元8和5. 8G 微波接收單元9將存儲器2內按專用短程通訊(DSRC)協議規定的數據結構 和編碼規則進行數據編碼的信息傳輸到不停車收費系統入口路側設備(RSE) 上，由入口路側設備(RSE)對相關的信息進行讀取並認證，並將通行信息傳 輸到本新型多頻段多功能電子標籤。由微處理器1存入存儲器2，同時通過單 頻段微波控制單元10 (即13. 56M微波單元)和/或IC卡讀寫單元13將通行 信息傳輸至IC卡內。微處理器1通過多頻段微波控制單元11 (即 433M/915M/2. 4G微波單元)接收多義性路徑識別系統路側天線的標識信息， 並將信息轉存入存儲器2，同時通過單頻段微波控制單元10 (即13. 56M微波 單元和/或IC卡讀寫單元13將標識信息傳輸至IC卡內。微處理器1的運算 及邏輯程序通過5. 8G微波發射單元8和5. 8G微波接收單元9將存儲器2內的車輛信息、通行信息、標識信息(甚至包含"電子錢包信息")傳輸到出口路側設備(RSE)上，由出口路側設備(RSE)對相關的信息進行讀取並認證， 並由後臺系統完成相應的扣款操作，從而實現完全實際路徑識別的電子不停 車收費。如信息內包含"電子錢包信息"，則由出口路側單元(RSE)對"電 子錢包信息"內容進行校驗和認證；通過認證後，出口路側單元(RSE)將扣 款信息傳輸回新型多頻段多功能電子標籤，由新型多頻段多功能電子標籤內 的微處理器1完成轉存在存儲器2內的"電子錢包信息"的扣款操作；隨後 微處理器1再將完成扣款交易的"電子錢包信息"通過微波控制單元10 (即 13. 56M微波單元)禾口/或IC卡讀寫單元13返回至IC卡內。觸發控制單元12通過拆卸觸發器121、放大電路五121b、驅動電路一 121a 來防止該裝置在安裝固定後的非法拆卸。只要觸動防拆卸開關，拆卸觸發器 121輸出觸點信號至驅動電路一121a輸出高電平控制電源控制器4開始供電， 以喚醒微處理器1對放大電路五121b輸入的電平信號進行判斷，並清除存儲 器內的所有信息(包括車輛信息)從而達到防拆卸目的。觸發控制單元12通 過插/拔卡觸發器122、放大電路六122b、驅動電路二 122a對IC卡的插入/ 拔出進行響應。通過識別插卡動作，喚醒設備與IC卡進行信息比對確認，並 將IC卡內除車輛信息外其它信息讀入並轉存入存儲器2;通過識別拔卡動作， 喚醒設備清除存儲器2內除車輛信息外其它所有信息。本發明設置有具有休眠模式的電源3和電源控制電路4。電源3的電源輸 出端接於微處理器1的電源端，5. 8G微波接收單元9的控制信號輸出端接於 電源控制電路4的電源控制端，多頻段微波控制單元11 (即433M/915M/2. 4G 微波單元)的控制信號輸出端接於電源控制電路4的電源控制端，觸發控制 單元12的控制信號輸出端接於電源控制電路4的電源控制端，觸發控制單元 12的觸發信號輸出端接於微處理器1的I/O端，微處理器1的I/O控制信號 端接電源控制電路4的控制端，電源控制電路4的復位信號輸出端接於微處理控制器l的I/0端。
本發明新型多頻段多功能電子標籤採用電源3 (電池)供電，只要裝入電
池，電池將會通過電源控制電路4給整個電路供電，同時上電復位電路5就
會給微處理器1的復位端輸出高電平復位信號，使微處理器1內部的運算及 邏輯程序從規定的起點開始執行。為了保證在電池供電情況下長期穩定的工
作，本發明採用可休眠的電路結構，只有當電源控制電路4收到任意一路輸
出的控制信號的觸發時才會開始向整個電路供電，並喚醒微處理器l;微處理
器1進入工作模式後通過I/O輸出控制信號控制電源控制電路4，在整個操作 完成後，微處理器1通過I/O輸出控制信號控制電源控制電路4停止供電， 整個設備轉入休眠模式，等待下一次的觸發喚醒。
顯示及指示單元14通過液晶顯示屏141和聲光指示裝置142以數字、文 字和聲光結合的方式來提示工作過程和交易的結果。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所 屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充 或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求 書所定義的範圍。
儘管本文較多地使用了微處理器l、存儲器2、電源3、電源控制電路4、 上電復位電路5、微波發射單元8、微波發射電路81、放大電路一82、發射 天線83、微波接收單元9、微波接收電路91、放大電路二92、接收天線93、 單頻段微波控制單元10、射頻模塊一 101、放大電路三102、天線單元一 103、 多頻段微波控制單元11、射頻模塊二 111、放大電路四112、天線單元二 113、 觸發控制單元12、拆卸觸發器121、驅動電路一121a、放大電路五121b、插 /拔卡觸發器122、驅動電路二122a、放大電路六122b、 IC卡讀寫單元13、 IC卡插座131、 IC卡匹配電路132、顯示及指示單元14、液晶顯示屏141、 聲光指示裝置142等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附 加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種新型多頻段多功能電子標籤，包括微處理器(1)，與微處理器(1)的I/O端相連的存儲器(2)，電源(3)通過電源控制電路(4)與微處理器(1)相連接，微處理器(1)的I/O端還連接有上電復位電路(5)，上電復位電路(5)分別與電源(3)和電源控制電路(4)相連，其特徵在於，所述的微處理器(1)的I/O端還連接有微波發射單元(8)、微波接收單元(9)、單頻段微波控制單元(10)、多頻段微波控制單元(11)、觸發控制單元(12)、以及用於同IC卡進行信息交互並將IC卡內信息讀入存儲器(2)內的IC卡讀寫單元(13)；上述的多頻段微波控制單元(11)、觸發控制單元(12)和微波接收單元(9)均與電源控制電路(4)相連接。
2. 根據權利要求1所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的微波發射單元(8)為5.8G微波發射單元，它包括依次串聯的微波發射 電路(81)、放大電路一 (82)和發射天線(83)，微波發射電路(81)連接 在微處理器(1)的I/0端。
3. 根據權利要求2所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的微波接收單元(9)為5.8G微波接收單元，它包括依次串聯的接收天線(93)、放大電路二 (92)和微波接收電路(91)，微波接收電路(91)分別 連接在微處理器(1)的I/0端和電源控制電路(4)上。
4. 根據權利要求3所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的單頻段微波控制單元(10)為13.56M微波控制單元，它包括依次串聯的 射頻模塊一 (101 )、放大電路三(102)和天線單元一 (103)，射頻模塊一 (101) 連接在微處理器(1)的I/0端。
5. 根據權利要求4所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的多頻段微波控制單元(11)為433M/915M/2.4G微波控制單元，它包括依 次串聯的射頻模塊二 (111)、放大電路四(112)和天線單元二 (113)，射頻 模塊二 (111)分別連接在微處理器(1)的I/0端和電源控制電路(4)上。
6. 根據權利要求1 5中任意一項所述的新型多頻段多功能電子標籤，其 特徵在於，觸發控制單元(12)包括拆卸觸發器(121)和插/拔卡觸發器(122)， 所述的拆卸觸發器(121)連接有驅動電路一 (121a)和放大電路五(121b)， 拆卸觸發器(121)信號輸出端一路經驅動電路一 (121a)輸出控制信號至電 源控制電路(4)，另一路經放大電路五(121b)輸出觸發信號數據至微處理 器(1)的I/0端；所述的插/拔卡觸發器(122)連接有驅動電路二 (122a) 和放大電路六(122b)，插/拔卡觸發器(122)信號輸出端一路經驅動電路二(122a)輸出控制信號至電源控制電路(4)，另一路經放大電路六(122b) 輸出觸發信號數據至微處理器(1)的I/0端。
7. 根據權利要求6所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的微處理器(1)的I/O端還連接有顯示及指示單元(14);所述的顯示及 指示單元(14)包括液晶顯示屏(141)和聲光指示裝置(142)，液晶顯示屏(141)和聲光指示裝置(142)分別連接在微處理器(1)上。
8. 根據權利要求6所述的新型多頻段多功能電子標籤，其特徵在於，所 述的IC卡讀寫單元(13)包括IC卡插座(131)，所述的IC卡插座(131) 通過IC卡匹配電路(132)與微處理器(1)相連。
全文摘要
本發明涉及新型多頻段多功能電子標籤。包括微處理器，與微處理器的I/O端相連的存儲器，電源通過電源控制電路與微處理器相連接，微處理器I/O端還連接有上電復位電路，上電復位電路分別與電源和電源控制電路相連，其特徵在於，所述的微處理器I/O端還連接有微波發射單元、微波接收單元、單頻段微波控制單元、多頻段微波控制單元、觸發控制單元、以及用於同IC卡進行信息交互並將IC卡內信息讀入存儲器內的IC卡讀寫單元；上述的多頻段微波控制單元、觸發控制單元和微波接收單元均與電源控制電路相連接。微處理器的I/O端固化符合短程無線通信協議規範的運算及邏輯程序。其優點為成本低、工作效率高、體積小巧。
文檔編號G07B15/06GK101290662SQ20081006159
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月19日 優先權日2008年5月19日
發明者李曉春, 王長華, 勇 秦, 章海燕, 傑 陶 申請人:浙江九州機電工程有限公司