[发明专利]一种高速公路安全通行装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速公路通信装置领域，特别涉及一种高速公路安全通行装置及其工作方法。

背景技术

高速公路的发展推动了我国社会、经济的快速发展，高速公路行车安全逐渐成为人们关注的焦点。高速公路采取全封闭管理，具有行车速度快、交通流量大的特点。在高速公路上特别是在雪、雾等恶劣天气条件下，一旦发生如碰撞、倒行、高速抛锚、侧翻、起火等事故，会引起一系列后续事故的发生，造成的损失难以估计。

针对高速公路行车特点，为了提高高速公路行车安全，申请号为201120182142.6、授权公告号为CN202120457U的专利提出一种高速公路智能监控系统。可是，汽车在高速行驶状态下，GPS、北斗卫星导航系统、2G、3G、Zigbee等无线传输系统各自存在通信速度慢、通信不稳定的问题，无法实现专利中提出的疲劳驾驶提醒、防追尾提醒、车距提醒等功能。同时，目前我国高速公路通行卡功能单一，不具备实时通信、安全防护等功能，与日益发达的高速公路网络不匹配。

发明内容

针对现实存在的问题，本发明提出一种具有实时通信、安全防护功能的高速公路安全通行卡。将高速公路安全通行卡(带有微控制单元MCU)置于车载单元(OBU)中，利用专用短程通信技术(DSRC)和路侧单元(RSU)进行通信，全程监控车辆状态，实时告知驾驶员应注意的行车信息。特别地，通过数据的交互、运算，阻断事故链的产生，将高速公路车辆事故造成的危害减至最小。

本发明装置解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高速公路安全通行装置，包括高速公路安全通行卡、与高速公路安全通行卡相配套的车载OBU、路侧RSU；所述高速公路安全通行卡包括MCU、存储模块、通行卡接口模块，所述MCU分别与存储模块、通行卡接口模块相连；所述通行卡接口模块用来实现同车载OBU之间的通信，接收反馈从车载OBU各个模块传递过来的信息，并负责向高速公路安全通行卡供电；所述车载OBU包括车载OBU接口模块、车载OBU的DSRC模块、语音模块、按钮、天线，所述车载OBU接口模块分别与车载OBU的DSRC模块、语音模块、按钮相连，所述车载OBU的DSRC模块与所述天线相连；所述路侧RSU包括路侧RSU的DSRC模块，用于和车载OBU进行通信；所述路侧RSU之间通过光纤宽带连接，用于实现信息交互传输；所述车载OBU的DSRC模块通过天线与路侧RSU的DSRC模块通信连接，用于接收路侧RSU传来的路况信息、前方车辆事故信息，以及发送从高速公路安全通行卡MCU中传出来的汽车状态信息。

进一步，所述MCU选用英飞凌单片机XC878。

进一步，所述天线使用圆极化缝隙耦合微带天线。

进一步，所述DSRC模块工作频段为5.8GHz，通信速率：500kbps/250kbps，通信距离为400m。

进一步，所述车载OBU安置在汽车中控台右侧、副驾驶座椅前方，天线置于车顶。

进一步，所述存储模块中存储的信息包括驾驶员目的地、汽车车牌号、通行卡卡号；所述按钮用于车辆发生抛锚、机械故障等突发情况时，驾驶员发送“求救信号”；所述语音模块用于向驾驶员播报路况信息。

本发明工作方法的技术方案为：一种高速公路安全通行装置的工作方法，包括如下步骤：

a)车辆进入高速公路收费口后，高速公路安全通行卡插入车载OBU中，然后安全通行卡读取存储器预设信息，确认后车载OBU的DSRC模块发送“放行”信号，同时高速公路安全通行卡被锁死在卡槽内，路侧RSU接收到“放行”信号后，打开高速公路入口闸道；

b)正常行驶时，路侧RSU通过光纤接收实时路况信息，信息发送给车载OBU的DSRC模块，车载OBU的DSRC模块将此信息发送给高速公路安全通行卡，高速公路安全通行卡MCU接收路况信息，向车载OBU中的语音模块发送工作指令，语音模块向驾驶员播报路况信息；

c)当前方车辆发生事故时，路侧RSU的DSRC模块根据接收到的信息，判断事故的严重程度，并向事故车辆后方车辆发送“避让”或者“紧急避让”的提醒，同时通知交通和医护部门及时救援；

d)若车辆发生抛锚、机械故障的突发情况，通过按下“求救”按钮，车载OBU的DSRC模块向路侧RSU发送“求救信号”，路侧RSU的DSRC模块根据接收到的信息向事故车辆后方车辆发送“紧急避让”提醒，同时通知交通部门及时救援；