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CN106991728A - Led可见光通信etc系统 - Google Patents

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CN106991728A
CN106991728A CN201611076676.4A CN201611076676A CN106991728A CN 106991728 A CN106991728 A CN 106991728A CN 201611076676 A CN201611076676 A CN 201611076676A CN 106991728 A CN106991728 A CN 106991728A
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CN
China
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visible light
communication
led
led visible
dsrc
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Pending
Application number
CN201611076676.4A
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English (en)
Inventor
高岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHINA METALLURGICAL (BEIJING) TRAFFIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Original Assignee
CHINA METALLURGICAL (BEIJING) TRAFFIC TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
    • G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
    • G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种利用可见光通信的ETC不停车收费系统，是基于LED可见光通信的ETC电子不停车收费系统，车载单元采用LED可见光，路侧单元采用DSRC协议的接收单元，可以兼容原ETC车载单元。原ETC通信协议DSRC的物理层不适用于可见光无线通信，但是数据链路层及应用层是由适合LED可见光无线通信的数据链路层和应用层协议组成，仍然适用于LED可见光无线通信的要求。因此，本发明基于LED可见光的ETC无线通信接入方法解决可见光通信在ETC通信协议中的物理层规范定义，无缝接入其数据链路层及应用层，从而完成LED可见光与ETC无线通信的接入。

Description

LED可见光通信ETC系统
技术领域
本发明涉及LED可见光通信ETC系统，具体是一种基于LED可见光通信的高速公路ETC收费系统。
背景技术
随着世界人口数量的不断增长，经济的快速发展，工业化进程的不断提高，加快了汽车产业发展的步伐，道路上的车辆越来越多，当汽车通过收费站等电子不停车收费(Electronic Toll Collection，ETC)系统时，不可避免的会产生交通拥堵，使人们花费大量的时间去排队等候，无法提高ETC系统的工作效率。为了解决上述问题，提高ETC系统的工作效率，对ETC系统的无线通信方式做了大量研究工作。现有的ETC系统的无线通信方式主要以射频通信为主，射频通信不仅占用了大量频谱资源，还需要另外安装车载发射设备和天线等接收设备，同时还会产生电磁干扰。
近年来LED照明技术的发展越来越快，基于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的可见光无线通信技术(Visible Light Communication，VLC)已经成为一种新兴的无线通信技术，不像无线射频通信会对人体产生危害，甚至引发癌症，或者无线红外通信造成人类眼角膜的损伤，可见光无线通信安全环保，由于可见光的波长在380nm～780nm之间，所以不受到任何管制。和射频通信需要占用频谱资源不同，可见光较高的频率使得可见光通信避免了对射频等无线通信频谱资源的占用，从而有效的避免了传统无线通信设备之间产生的多节点于扰现象，使得信号传输变得更加可靠。
发明内容
本发明是基于LED可见光通信的ETC电子不停车收费系统，车载单元采用LED可见光，路侧单元采用DSRC协议的接收单元，可以兼容原ETC车载单元。原ETC通信协议DSRC的物理层不适用于可见光无线通信，但是数据链路层及应用层是由适合LED可见光无线通信的数据链路层和应用层协议组成，仍然适用于LED可见光无线通信的要求。因此，本发明基于LED可见光的ETC无线通信接入方法解决可见光通信在ETC通信协议中的物理层规范定义，无缝接入其数据链路层及应用层，从而完成LED可见光与ETC无线通信的接入。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
汽车照明灯基本都采用LED灯，可以组成汽车与ETC系统的链路。这也是LED可见光通信在ETC系统的发展方向。
作为本发明的进一步改善，从ETC电子不停车收费系统的射频无线通信的实际情况出发，为了解决射频无线通信方式需要另外安装发射设备，占用大量的频谱资源，产生电磁干扰等问题，设计了基于汽车LED前照灯可见光无线通信的ETC电子不停车收费系统，从而使车辆在照明的同时完成电子不停车收费功能。
作为本发明的进一步改善，对基于汽车LED前照灯的ETC系统可见光接入协议进行了设计。首先对原有的ETC系统的通信协议DSRC进行了裁剪和改进，保留了原DSRC协议SSCS子层及以上部分，对裁剪后的物理层进行了规范，使其满足汽车LED前照灯的技术指标。通过各层之间的服务原语完成了裁剪和改进前后各层之间的连接，从而实现了基于汽车LED前照灯的ETC系统的可见光接入，使汽车LED前照灯在ETC系统中照明的同时实现可见光通信，可以通过车辆自带的汽车LED前照灯完成ETC系统的电子不停车收费功能。
作为本发明的进一步改善，在不改变汽车LED前照灯驱动电路的条件下，设计了调制信号加载接入到汽车LED前照灯的驱动电路的调制电路。对汽车LED前照灯驱动电路的组成进行了分析，设计了OOK调制电路，通过汽车LED前照灯驱动电路的主控制芯片实现了已调信号的无缝接入，解决了车载用户信息接入汽车LED前照灯的问题。
作为本发明的进一步改善，将设计的ETC可见光接入协议与新出台的IEEE802.15. 7可见光标准进行对照比较，发现与IEEE802. 15. 7标准的PHY I完全兼容。通过对IEEE802. 15. 7的物理层PHY I模式的分析，发现设计的ETC系统可见光接入协议与IEEE802. 15. 7的物理层PHYI模式兼容。
本发明的益处是：
解决了LED光通信与ETC通信协议的适配问题，可以直接利用LED可见光进行短距离无线通信，在照明的同时实现了可见光通信，不需另外安装设备，避免射频通信的电磁干扰，实现了可见光的低成本、低功耗通信。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的通信示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示，描述本发明的通信示意图。汽车LED前照灯主要是作为整个ETC系统可见光信号的发射源，汽车LED前照灯发出的是带有用户信息的可见光。收费站车道两旁安装的光电探测器主要是作为整个ETC系统的可见光信号接收端，负责把接收到的汽车LED前照灯发出的可见光信号转换成电信号，然后再传送给ETC的中心管理系统进行处理。ETC的中心管理系统主要是负责对经过光电探测器转换后携带用户信息的电信号进行分析，比对校验车载用户信息是否与ETC系统数据库中所存信息一致，同时对收费站的杆起落架等辅助设备进行控制。如车载信息符合数据库中的要求，则打开杆起落架，完成车辆的不停车收费等相关操作，否则，关闭杆起落架，禁止车辆的通行。
图中ONU发射端首先把读取到的磁信息(如汽车ID号、车主名字、车辆行驶路程等)经过车内转化器转换成电信息，然后电信息通过车载电力线连接到汽车LED前照灯上，接着对电信息进行合适的编码调制，最后把编码调制后的电信息加载到汽车LED前照灯的驱动电路上，通过汽车LED前照灯将信号以可见光的形式发射出去，从而实现基于汽车LED前照灯的电子不停车收费功能。此时，汽车LED前照灯发出的是带有用户信息的可见光。
图中RSU接收端接收到汽车LED前照灯发出的可见光信号，通过安装在车道两旁的光电探测器可以把可见光信号转换成电信号，然后通过解调解码电路对电信号进行解调解码，并将还原出来的原始用户信息传送到ETC的中心管理系统，通过中心管理系统的反馈来实现车辆的不停车收费等相关操作。
由于汽车LED前照灯ETC系统的可见光无线通信方式与DSRC射频通信方式有很大的差异，因此DSRC协议对于基于汽车LED前照灯可见光通信的ETC系统并不适用，所以本发明对原ETC通信协议DSRC进行了裁剪和改进。因为MAC子层位于原ETC通信协议DSRC数据链路层的下半部分，其主要负责控制与连接物理层的物理介质。而DSRC协议的应用层只是实现不停车收费系统的应用功能，与具体的通信方式无关。所以本发明只是对原ETC通信系统协议DSRC的MAC子层及以下部分进行了裁剪，保留了DSRC协议特定业务汇聚子层(SSCS)子层及以上部分。

Claims (4)

1.LED可见光通信ETC系统，其特征在于，通过利用LED可见光通信实现ETC不停车收费系统，该系统包括有：
ONU的LED发射端；
RSU的可见光接收端；
原ETC通信方式DSRC协议针对可见光无线通信方式的剪裁。
2.根据权利要求1所述的ONU的LED发射端，其特征在采用原LED供电电路，加入车载信息调制电路。
3.根据权利要求1所述的RSU的可见光接收端，其特征在于采用通过安装在车道两旁的光电探测器可以把可见光信号转换成电信号，然后通过解调解码电路对电信号进行解调解码。
4.根据权利要求1所述的原ETC通信方式DSRC协议针对可见光无线通信方式的剪裁，其特征在于采用保留了DSRC协议特定业务汇聚子层(SSCS)子层及以上部分，对MAC物理层进行剪裁。
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Application publication date: 20170728

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