БОРТОВОЙ МОДУЛЬ С УПРАВЛЕНИЕМ ПИТАНИЕМ
ON-BOARD UNIT WITH POWER SUPPLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу для управления бортовым модулем (OBU) в зоне связи модуля на обочине дороги (RSU). Упомянутый OBU может быть установлен в активный режим и в режим ожидания. В упомянутом режиме ожидания электронное оборудование упомянутого OBU может быть, таким образом, отключено, так, что потребляется минимальная электроэнергия или электроэнергия не потребляется. OBU устанавливается в упомянутый активный режим, когда упомянутый OBU попадает в упомянутую зону связи, в результате чего модуль связи упомянутого OBU, таким образом, получает питание так, что OBU может осуществлять связь с упомянутым RSU. Изобретение дополнительно относится к бортовому модулю, выполненному с возможностью осуществления связи с модулем, расположенным на обочине дороги.
Уровень техники
Станции электронного дорожного сбора (EFC) и соответствующие системы, иногда называемые станциями на обочине дороги, содержат модули на обочине дороги (RSU), которые могут осуществлять связь с бортовым модулем (OBU), расположенным в транспортном средстве. Когда транспортное средство приближается к RSU, OBU активируется при приеме некоторой команды вызова, которую передают из RSU, для выполнения транзакции. Транзакция может представлять собой оплату дорожного сбора и/или транзакцию доступа, где RSU открывает ворота или аналогичное устройство для транспортного средства, для его пропуска. Даже если транзакция происходит только в определенной зоне, расположенной рядом с RSU, OBU будет активным от момента, когда OBU находится пределах диапазона его активации со стороны RSU до момента, пока OBU не получит команду отключения из RSU.
Кроме того, может быть желательным определять положение OBU, и, таким образом, транспортного средства. С этой целью различные средства, обладающие свойством определения местоположения, могут присутствовать в RSU, которые, основываясь на принимаемом сигнале от OBU, могут оценивать местоположение OBU. Следовательно, для систем в случае, когда требуется также знать местоположение транспортного средства вне фактической зоны обмена данными, которая нужна для самой транзакции, существует потребность в том, чтобы OBU передавал произвольные данные в виде фреймов данных, называемых фреймами отслеживания, которые RSU может использовать для средства определения местоположения. Это, по сути, означает, что OBU потребляет большое количество электроэнергии в режиме простоя, ожидая команды от RSU передать такой фрейм отслеживания. Для OBU, который получает питание от батареи, это существенно уменьшает электроэнергию батареи и, таким образом, уменьшает время, в течение которого можно использовать в OBU до истощения батареи.
Таким образом, существует потребность в улучшенном способе управления OBU со стороны RSU.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ в соответствии с изобретением для управления бортовым модулем (OBU) в зоне связи модуля, установленного на обочине дороги (RSU), где ранее упомянутые проблемы были бы по меньшей мере частично решены. Эта цель достигается с помощью свойств отличительной части п. 1 формулы изобретения, а именно тем, что упомянутый OBU может быть установлен в режиме отслеживания упомянутым RSU, в результате чего, в упомянутом режиме отслеживания по меньшей мере упомянутый модуль связи отключают, и активируется таймер в упомянутом OBU, таким образом, что упомянутый OBU может повторно запустить упомянутый модуль связи в течение установленного предела времени после его отключения.
Упомянутая цель дополнительно достигается OBU, как предусмотрено в пункте 9 формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к способу для управления бортовым модулем (OBU) в пределах зоны связи модуля на обочине дороги (RSU), упомянутый OBU может быть установлен в активный режим и в режим ожидания, в котором OBU устанавливается в;
упомянутый режим ожидания, когда упомянутый OBU принимает команду отключения от упомянутого RSU, и электронное оборудование упомянутого OBU, таким образом, отключается так, что электроэнергия не потребляется или потребляет минимальная электроэнергия, и
упомянутый активный режим, когда упомянутый OBU входит в упомянутую зону связи так, что модуль связи упомянутого OBU, таким образом, получает питание так, что OBU может осуществлять связь с упомянутым RSU, в котором упомянутый OBU может быть установлен в режим отслеживания упомянутым RSU, в результате, в упомянутом режиме отслеживания по меньшей мере упомянутый модуль связи отключается, и активируется таймер в упомянутом OBU, таким образом, что упомянутый OBU может повторно запустить упомянутый модуль связи в течение установленного предела времени после его отключения.
Можно сказать, что способ, таким образом, управляет поведением бортового модуля (OBU) в пределах зоны связи модуля, установленного на обочине дороги (RSU). Упомянутый OBU может устанавливать соединение с RSU, а также может быть отключен от соединения с RSU после приема команды отключения из RSU. Команда отключения из RSU обычно приводит к тому, что OBU, получающий питание от батареи, выполняет переход в режим ожидания. OBU принимает команду отключения от упомянутого RSU, когда упомянутый RSU заканчивает транзакцию с упомянутым OBU. Электронное оборудование упомянутого OBU, таким образом, может быть отключено, так, что потребляется минимальная электроэнергия или электроэнергия не потребляется. OBU может быть установлен в упомянутый активный режим, когда упомянутый OBU входит в упомянутую зону связи в результате приема команды включения из RSU, таким образом, что модуль связи упомянутого OBU, таким образом, получает питание так, что OBU может осуществлять связь с упомянутым RSU.
OBU, работающий в соответствии с изобретением, таким образом, может быть установлен в режим отслеживания RSU, при входе в зону связи вместо постоянного активного состояния во всей зоне связи. Одно преимущество этого свойства состоит в том, что потребление электроэнергии OBU существенно снижается в случаях, когда транспортное средство, оборудованное OBU, находится в зоне связи RSU, но еще не вошло в зону транзакции, где происходит обмен данными между RSU и OBU, который необходим для выполнения предполагаемого применения. Обмен данными при транзакции обычно означает, что некоторые специфичные для OBU данные, называемые атрибутами, считывают и записывают в RSU. Атрибуты, представляющие интерес, изменяются, в зависимости от применения. Применение может представлять собой оплату сбора, при которой OBU издает звуковой сигнал в точном местоположении и/или транзакцию доступа, где RSU открывает ворота или аналогичное устройство для транспортного средства, для его пропуска. Также возможны другие соответствующие применения.
Режимом отслеживания OBU управляют с помощью таймера, который обеспечивает для OBU возможность перехода между упомянутым режимом отслеживания и упомянутым активным режимом после истечения предела времени. В активном режиме OBU передает фреймы отслеживания, которые RSU может использовать с целью локализации для определения, достиг ли OBU целевой зоны транзакции, где должна произойти транзакция. Если OBU еще не достиг зоны транзакции, OBU возвращается в режим отслеживания после перерыва, который установлен в команде, которая инициировала режим отслеживания, или после приема новой такой команды из RSU, и ожидает период времени прежде, чем снова выполнит переход в активный режим. Типичное время между двумя последовательными активными периодами находится в диапазоне 20-50 мс. Время включения для каждого периода обычно составляет в диапазоне 5-10 мс.
Протокол, используемый для сбора, определен в IEEE 1609.11 и основан на концепции главное-подчиненное устройство, где RSU представляет собой главное устройство, и OBU представляет собой подчиненное устройство. IEEE 1609.11 представляет собой часть семейства стандартов для беспроводного доступа к транспортным средствам (WAVE). Одно из основных свойств стандарта WAVE состоит в том, что любые из двух устройств WAVE могут устанавливать специальную сеть для обмена информацией. Это, по сути, означает, что OBU WAVE использует полный приемопередатчик WAVE и может сам передавать данные без какого-либо взаимодействия со стороны RSU.
В настоящее время некоторые применения требуют, чтобы OBU отслеживался в зоне связи для инициирования событий, зависящих от местоположения, таких как открывание барьера или подача OBU звукового сигнала в точном местоположении. Другие установки требуют синхронизации между положением OBU и другими датчиками, такими как камера или наземные контуры. Отслеживание OBU в зоне связи для этих установок приводит к тому, что активное время OBU может быть существенно большим, чем ожидалось, и, в некоторых случаях, например, во время запросов или общей остановки и начала движения трафика это существенно уменьшает время работы батареи OBU.
Как описано выше, настоящее изобретение существенно уменьшает активное время OBU в зоне связи путем установки OBU в режим отслеживания при выполнении операции, где он него требуется быть активным в течение очень короткого интервала времени для передачи фреймов отслеживания, которые RSU может использовать для определения местоположения в OBU, в пределах упомянутой зоны связи через заданный период повторения.
Упомянутый OBU может загружаться в активный режим из упомянутого режима ожидания перед установкой в упомянутый режим отслеживания.
OBU может потребоваться загружаться для установки в упомянутый активный режим из упомянутого режима ожидания. OBU может принимать команду включения из RSU, когда транспортное средство приближается к или входит в зону связи. Во время загрузки OBU загружает все необходимое программное обеспечение и запускает необходимые аппаратные средства. Если OBU попадает в зону связи, но не находится в состоянии, при котором должна произойти транзакция, OBU, в случае такого запроса RSU, входит в режим отслеживания, путем отключения по меньшей мере модуля связи. Это означает, что OBU все еще загружается, но вошел в режим экономии электроэнергии. Тот факт, что OBU загружается, означает, что меньше времени потребуется для OBU, с тем, чтобы выполнить переход из режима отслеживания в активный режим, чем из режима ожидания в активный режим. Это обеспечивает то, что функция OBU будет готова для транзакции, при экономии электроэнергии по сравнению с включением непрерывного активного режима.
По меньшей мере один регистр может поддерживаться в запоминающем устройстве OBU, обеспечивая возможность для OBU его установки в упомянутый режим отслеживания без необходимости загрузки.
Как упомянуто выше, OBU не требуется выполнять загрузку, когда OBU выполняет транзакцию из режима отслеживания в активный режим. Во время загрузки выполняют установку OBU, чтобы он был способен осуществлять связь с другим устройством, и на фазе инициализации транзакции, уникальную информацию RSU, необходимую для последующей связи, передают в OBU. Эта информация может быть сохранена в запоминающем устройстве OBU, при входе в режим отслеживания. Другие соответствующие данные и информация регистра, загружаемая во время загрузки, также могут быть сохранены в запоминающем устройстве OBU. Благодаря наличию такой информации, в OBU обеспечивается очень быстрый переход между режимом отслеживания и активным режимом.
OBU может быть установлен в упомянутый режим отслеживания непосредственно после инициализации канала связи между OBU и RSU.
Упомянутый предел времени может быть установлен в RSU и может зависеть от некоторых параметров.
Упомянутые параметры представляют собой по меньшей мере одни из: типа применения, определенной текущей скорости транспортного средства, средней скорости транспортных средств в течение периода времени и за сутки, текущей ситуации трафика у станции, установленной на обочине. Медленный передвигающийся трафик рядом с RSU означает, что предел времени между двумя последовательными переходами в активный режим может быть расширен для того, чтобы сэкономить еще больше электроэнергии, поскольку режим отслеживания будет расширен.
Упомянутый установленный предел времени также может представлять собой заданный предел времени, предварительно запрограммированный в OBU.
OBU может содержать счетчик, подсчитывающий каждый переход из упомянутого активного режима, из упомянутого режима отслеживания, и, таким образом, упомянутый RSU устанавливает максимальное количество циклов повторения для перехода, при котором упомянутый OBU устанавливают в упомянутый режим ожидания, когда упомянутый счетчик достигает упомянутого максимального количества циклов повторения. Активный режим может представлять собой заданный режим операции, или активный режим может характеризоваться активацией упомянутого модуля связи, все еще при выполнении операции в другом режиме, таком как режим отслеживания или режим ожидания.
Если по какой-либо причине OBU не принимает команду отключения или аналогичную команду из RSU, OBU устанавливается так, что он входит в упомянутый режим ожидания через максимальное количество циклов повторения для того, чтобы OBU не потреблял ненужную электроэнергию. Причины того, что OBU может не принять команду отключения или аналогичную, могут представлять собой внешние нарушения или взаимные помехи сигналов или то, что OBU неправильно входит в режим отслеживания, например, он перемещается рядом со станцией сбора, без прохода через нее.
Изобретение также относится к бортовому модулю (OBU) для осуществления связи с модулем на обочине дороги (RSU), где в упомянутом OBU предусмотрен модуль связи, таймер и микрокомпьютер. Питание упомянутого модуля связи может быть отключено, независимо от упомянутого микрокомпьютера, и упомянутый микрокомпьютер может работать в режиме отслеживания и в активном режиме, в котором в упомянутом режиме отслеживания доступен только минимум функций, этот минимум функций содержит, по меньшей мере, счетчик.
В OBU предусмотрена схема управления питанием, то есть он представляет собой устройство, в котором используется режим экономии электроэнергии и активируется, когда он возбуждается некоторой структурой сигнала из RSU. В результате предоставления OBU, в соответствии с описанным выше, становится возможным реализовать транзакцию, где OBU использует меньше электроэнергии во время режима отслеживания, чем, если бы он был активным во всей зоне связи. Благодаря внедрению накопителя данных, необходимые функции и информация, которая должна быть загружена после загрузки OBU и инициализации канала связи, могут быть сохранены в накопителе данных. Доступ к соответствующему накопителю данных с малой мощностью можно быстро осуществлять, когда требуются функции и/или информация, когда OBU выполняет переход из режима отслеживания в активный режим.
Модуль связи OBU можно рассматривать, как другие части в цепи передачи/приема, такие как радиочастотный блок, процессор основной полосы пропускания или любой другой функциональный блок, который должен работать в активном режиме.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично представлена иллюстрация станции сбора.
На фиг. 2 схематично показана иллюстрация потребления электроэнергии OBU во время разных режимов при проходе через зону связи RSU.
На фиг. 3 схематично показана блок-схема, представляющая разные режимы OBU.
Подробное описание изобретения
Протокол, используемый для сбора, определен в IEEE 1609.11 и основан на концепции главное - подчиненное устройство, где RSU представляет собой главное устройство, и OBU представляет собой подчиненное устройство. IEEE 1609.11 представляет собой часть семейства стандартов для беспроводного доступа в рабочей среде транспортного средства (WAVE). Одно из основных свойств стандарта WAVE состоит в том, что любые два устройства WAVE могут устанавливать специальную сеть, по которой выполняют обмен информацией. Это, по сути, означает, что OBU WAVE использует полный приемопередатчик WAVE и сам может передавать данные без какого-либо взаимодействия со стороны RSU.
На фиг. 1 схематично показана иллюстрация станции 1 сбора, которая была установлена так, что транзакция должна начаться в первом заданном положении, то есть, после входа в зону транзакции, и отчет передается во втором заданном положении, то есть после входа в зону отчета. Станция 1 сбора на фиг. 1 содержит первую полосу 2 и вторую полосу 3. Конечно, возможно, чтобы в станции 1 сбора было больше, чем две полосы. Станция 1 сбора содержит первый RSU (TRX #1), управляющий первой полосой 2, и второй RSU (TRX #2), управляющий второй полосой 3. Первая полоса 2 содержит первую зону 4 связи, содержащую первую зону 5 отслеживания и вторую зону 6 отслеживания. Вторая полоса 3 содержит вторую зону 7 связи, содержащую третью зону 8 отслеживания и четвертую зону 9 отслеживания. Описание разных зон представлено ниже.
Первая зона 4 связи содержит первую зону 10 транзакции, в которой происходит транзакция на первой полосе 2. Вторая зона 7 связи содержит вторую зону 11 транзакции, в которой происходит транзакция на второй полосе 3. На первой полосе 2 присутствуют три транспортных средства, представляющие очередь, или трафик с медленным движением. В этом случае, получаемая в результате первая зона 10 транзакции будет короче, и, следовательно, вторая зона 6 отслеживания будет длиннее для отслеживания OBU до тех пор, пока не будет достигнута зона отчета. Это также представлено на второй полосе 3, где присутствует одно транспортное средство, иллюстрирующее трафик, который движется быстрее, чем по первой полосе 2. Здесь получаемая в результате вторая зона 11 транзакции показана более длинной из-за более высокой скорости транспортного средства. С точки зрения потребления электроэнергии, OBU, движущийся по первой полосе 2, будет потреблять существенно больше электроэнергии во время прохода через систему сбора, чем OBU, перемещающийся по второй полосе 3. Способ, представленный в этом изобретении, существенно ограничивает разность потребления электроэнергии для двух разных проходов, обеспечивая возможность пребывания транспортного средства в зоне транзакции достаточно длительное время, чтобы выполнить транзакцию, в то время, как все еще обеспечивается то, что OBU не будет активным дольше, чем необходимо на фазах отслеживания.
Первая зона 4 связи содержит первую зону 12 отчета, где RSU заканчивает связь с OBU, по мере того, как транспортное средство проходит через станцию 1 сбора, и вторая зона 7 связи содержит вторую зону 13 отчета, где RSU заканчивает связь с OBU, по мере того, как транспортное средство проходит через станцию 1 сбора.
На фиг. 2 схематично показана иллюстрация потребления электроэнергии OBU во время разных режимов при проходе через зону 4; 7 связи RSU. По оси X схемы представлен переход транспортного средства через зону 4; 7 связи, как описано со ссылкой на фиг. 1. По оси Y представлено потребление электроэнергии OBU.
Во время нормального управления OBU находится в режиме 14 ожидания, в котором все функции, за исключением схемы активации, отключены. Схемы активации хорошо известны в данной области техники, и OBU может быть оборудован любой соответствующей схемой активации.
4
3
Когда транспортное средство, оборудованное OBU, в соответствии с изобретением, входит в зону 4; 7 связи на полосы 2; 3 OBU принимает команду включения из RSU, управляющим полосами 2; 3 и переходит в активный режим 15. Это представлено на фиг. 2, как событие I. OBU является активным в течение короткого времени для инициализации канала связи с RSU и для того, чтобы сделать возможным исходное определение местоположения OBU в RSU. Если OBU не достиг заданного положения, где должна начинаться транзакция между OBU и RSU, то есть не находится в зоне 10; 11 транзакции, RSU передает команду OBU войти в режим 16 отслеживания, что представлено событием II. В режиме 16 отслеживания OBU уменьшает питание по меньшей мере модуля связи для уменьшения потребления электроэнергии. Как можно видеть на фиг. 2, потребление электроэнергии в режиме 16 отслеживания существенно ниже, чем в активном режиме 15 и только немного выше, чем в режиме 14 ожидания. Типичные цифры могут представлять, что потребление электроэнергии в активном режиме 15 составляет в 10 больше, чем в режиме 14 ожидания, и что потребление электроэнергии в режиме 16 отслеживания в 10 меньше, чем в активном режиме 15. Необходимые функции и информация, требуемая для OBU, с тем, чтобы передать команду на быстрый переход обратно в активное состояние, могут содержаться в накопителе данных.
После того как предел времени истечет, OBU выполняет переход обратно в активный режим 15, запуская по меньшей мере модуль связи, снова передавая фреймы отслеживания, состоящие из произвольных данных, для обеспечения возможности определения местоположения OBU в RSU. Это представлено, как событие III. Если RSU определяет, что OBU достиг зоны транзакции, начинается транзакция, в противном случае, OBU возвращается в режим 16 отслеживания после того, как истечет период времени, в течение которого OBU находится в активном режиме 15, как установлено в исходной команде из RSU. Счетчик отслеживает, сколько раз происходит переход между активным режимом 15 и режимом 16 отслеживания, то есть сколько раз модуль связи был запущен. Переход между режимом 16 отслеживания и активным режимом 15 повторяется до тех пор, пока OBU не войдет в зону 10; 11 транзакции. Здесь OBU входит в активный режим 15 на такое время, которое необходимо для завершения транзакции между RSU и OBU. Это представлено, как событие IV.
Когда транзакция закончена, OBU снова входит в режим 16 отслеживания для продолжения передачи своих фреймов отслеживания через интервалы, установленные RSU для того, чтобы RSU отслеживал OBU до тех пор, пока транспортное средство не достигнет зоны 12; 13 отчета. Это представлено, как событие V. В зоне 12; 13 отчета RSU заканчивает транзакцию и выключает OBU, после чего OBU снова входит в режим 14 ожидания до тех пор, пока снова не будет получена команда включения. Если транзакция будет выполнена успешно или если время, пока OBU находится в режиме 16 отслеживания, превышает предельное время отслеживания, OBU переходит в блокированный режим 17 перед возвратом в режим 14 ожидания. Это представлено, как событие VI. Квитанция транзакции может быть сохранена в OBU после прохода через станцию 1 сбора. Если транзакция не будет закончена, квитанция не будет сохранена.
Как можно видеть на фиг. 2, электроэнергия, потребляемая во время всего прохода, существенно уменьшается по сравнению со случаем, когда OBU находится в активном режиме 15 с момента времени, когда он входит в зону связи.
На фиг. 3 схематично показана блок-схема, представляющая разные режимы OBU.
Доступные в OBU режимы представляют собой режим 14 ожидания, активный режим 15, режим 16 отслеживания и блокированный режим 17. OBU выполняет переход из режима 14 ожидания в активный режим 15, если он принимает действительный сигнал структуры включения; это соответствует событию I на фиг. 2. OBU выполняет переход между активным режимом 15 и режимом 16 отслеживания на основе параметров, переданных из RSU. Переход между активным режимом 15 и режимом 16 отслеживания, и, наоборот, соответствует событиям II и III на фиг. 2, соответственно, а также событиям IV и V, представляющим переход в активный режим 15 для транзакции и переход обратно в режим 16 отслеживания после окончания транзакции и передачи команды RSU в OBU перейти в режим 16 отслеживания. Параметры могут иметь требуемую периодичность передачи фреймов отслеживания, максимальное время включения для приема в каждом цикле ожидания для возможных дополнительных команд из RSU и максимальное количество циклов.
Если количество переходов между режимом 16 отслеживания и активным режимом 15 превышает некоторый предел или если предельное время отслеживания будет превышено, OBU выполняет переход из режима 16 отслеживания в блокированный режим 17, что соответствует событию VIa на фиг. 2.
Блокированный режим 17 также инициируется успешной транзакцией в случае, когда RSU передает команду в OBU о том, что транзакция закончена, что представлено позицией VIb. Кроме того, OBU может выполнять переход из блокированного режима 17 в режим 14 ожидания после истечения определенного времени, как представлено событием VII. Блокированный режим 17 в основном используется для обеспечения того, что OBU не будет соединяться с этим же RSU дважды в быстрой последовательности, например, для обеспечения того, что OBU не выполнит ошибочную транзакцию с тем же RSU.
Упомянутые номера ссылочных позицией в формуле изобретения не следует рассматривать, как ограничивающие объем предмета, защищенного в формуле изобретения, и их исключительная функция состоит в том, чтобы сделать пункты формулы изобретения более понятными.
Следует понимать, изобретение может быть модифицировано в различных очевидных отношениях, без выхода за пределы объема приложенной формулы изобретения. В соответствии с этим, представленные здесь чертежи и описание следует рассматривать, как иллюстративные по своей сути, а не ограничительные.