一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统，包括天线阵列模块、BPF模块、LNA模块、直接变频模块、LO模块、LPF模块、AGC模块、ADC模块、CLK模块、FPGA数字处理模块和RSU处理器模块，所述FPGA数字处理模块通过接口与所述RSU处理器模块连接，所述天线阵列模块、所述BPF模块、所述LNA模块、所述直接变频模块、所述LPF模块、所述AGC模块、所述ADC模块和所述FPGA数字处理模块依次连接，所述CLK模块与所述ADC模块连接，所述LO模块与所述直接变频模块连接，本发明专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统由于采用低成本小体积的所述低通滤波器，节省了成本，减少了PCB面积；由于所述ADC接口模块的采样频率小于或等于10.24MHz，从而大大降低了ADC物料成本；可以减少ETC邻道干扰和跟车干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统
本专利技术涉及一种OBU定位系统，尤其涉及一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统。
技术介绍
ETC：(ElectronicTollCollection)不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，扣取用户卡上的金额或利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，ETC是先进的电子收费技术，目前主要应用在匝道出入口和主线标识站，均为封闭式高速公路收费场景下的ETC应用模式，随着国家高速公路供给侧的改革，提供更快的通行速度和更高的通行效率己是迫在眉睫，自由流高速公路收费模式通过建设虚拟主线路侧单元站，从而具有较高的通行效率和优良的通行服务体验。OBU：（即OnboardUnit的缩写），直译就是车载单元的意思，就是采用DSRC（DedicatedShortRangeCommunication）技术，与RSU进行通讯的微波装置，在ETC系统中，OBU放在车上，路边架设路侧单元（RSU-RoadSideUnit），相互之间通过微波进行通讯，车辆高速通过RSU的时候，OBU和RSU之间用微波通讯。RSU：是RoadSideUnit的英文缩写，直译就是路侧单元的意思，是ETC系统中，安装在路侧，采用DSRC（DedicatedShortRangeCommunication）技术，与车载单元（OBU，OnBoardUnit）进行通讯，实现车辆身份识别，电子扣费的装置。随着ETC的应用推广，ETC并行车道越来越多，ETC邻道干扰和跟车干扰问题突出，一直困扰着ETC的发展，为了解决ETC邻道干扰和跟车干扰，出现了OBU定位技术，该OBU定位技术是采用中频数字化的方案：把多通道的射频信号变频到20MHz到80MHz的中频信号，对中频信号放大滤波后进行ADC采样，得到中频数字信号，处理器对多通道的中频数字信号进行数字下变频，得到多通道数字基带信号，然后通过算法对来波方向(DOA)估计，从而计算出OBU的位置。上述现有方案主要存在以下不足：1、20MHz到80MHz的中频滤波器体积大，价格高，不利于PCB小型化；2、中频采样要求ADC采样频率大于30MHz，ADC采样速度越快，价格越高。为了解决上述技术问题，本申请提供一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术提供一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统，包括天线阵列模块、BPF模块、LNA模块、直接变频模块、LO模块、LPF模块、AGC模块、ADC模块、CLK模块、FPGA数字处理模块和RSU处理器模块，所述FPGA数字处理模块通过接口与所述RSU处理器模块连接，所述天线阵列模块、所述BPF模块、所述LNA模块、所述直接变频模块、所述LPF模块、所述AGC模块、所述ADC模块和所述FPGA数字处理模块依次连接，所述CLK模块与所述ADC模块连接，所述LO模块与所述直接变频模块连接。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述FPGA数字处理模块包括ADC采样接口单元、FIR滤波器单元、通道幅相校准单元、DCOC控制单元、定位算法单元、FM0解码及HDLC协议解析单元和串行通信接口单元，所述ADC采样接口单元、所述FIR滤波器单元、所述通道幅相校准单元、所述定位算法单元、所述串行通信接口单元连接，所述ADC采样接口单元还与DCOC控制单元连接，所述FM0解码及HDLC协议解析单元与串行通信接口单元连接。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述ADC采样接口单元用于控制多通道ADC同步采样，并获取ADC的采样结果；所述FIR滤波器单元为FIR低通滤波器，用于对ADC采样的数字信号进行滤波，带宽设定为小于2.5MHz；所述通道幅相校准单元用于消除各通道硬件偏差，校准多个接收通道的幅度与相位；所述DCOC控制单元根据ADC采样的结果，计算当前输入的信号直流偏移的大小，动态调整DAC输出的模拟电压来控制AGC模块的直流偏移调整电路；所述定位算法单元使用改进的双向平滑MUSIC算法对信号入射角估算；所述FM0解码及HDLC协议解析单元对接收到的OBU基带信号进行检波、FM0解码和HDLC协议解析，然后输出解码后的OBU数据帧、检波后的基带信号data和基带同步时钟clk；所述串行通信接口单元用于与RSU处理器模块连接进行数据交互。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述天线阵列模块由两个或两个以上独立的微带天线阵组成，所述微带天线阵包括平面线阵或圆阵，所述微带天线阵之间间距为25.86mm。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述BPF模块包括射频带通滤波器，所述射频带通滤波器的中心频率为5.795GHz，所述射频带通滤波器的带宽小于100MHz。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述LNA模块包括低噪声放大器，用于把经过所述射频带通滤波器后的射频信号进行放大。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述直接变频模块包括正交混频器，用于把经所述LNA模块放大后的射频信号直接变换成复数基带信号。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述LO模块用于生成所述直接变频模块所需的本振信号。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述LPF模块包括低通滤波器，用于对混频后的基带信号滤波，所述AGC模块用于对滤波后的基带信号进行放大，并调整放大倍数，使输出信号的大小满足所述ADC模块输入的要求，所述ADC模块把所述AGC模块输出的模拟基带信号数字化。作为本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的改进，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统的所述CLK模块用于产生多个接收通道所述ADC模块采样所需的时钟信号。与现有技术相比较，本专利技术基于直接变频的RSU的OBU定位系统具有以下有益效果：所述基于直接变频的RSU的OBU定位系统由于采用了所述直接变频模块，可以把多通道的射频信号直接变频到基带信号，所述LPF模块和所述AGC模块对基带信号放大滤波后进行ADC采样，得到数字基带信号，然后通过双向平滑MUSIC算法对来波方向进行估计，从而计算出OBU的位置；由于采用低成本小体积的所述低通滤波器代替了现有技术的价格高、体积大的中频滤波器，从而节省了成本，减少了PCB面积；由于基带信号频率远比中频信号频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统，其特征在于：包括天线阵列模块、BPF模块、LNA模块、直接变频模块、LO模块、LPF模块、AGC模块、ADC模块、CLK模块、FPGA数字处理模块和RSU处理器模块，所述FPGA数字处理模块通过接口与所述RSU处理器模块连接，所述天线阵列模块、所述BPF模块、所述LNA模块、所述直接变频模块、所述LPF模块、所述AGC模块、所述ADC模块和所述FPGA数字处理模块依次连接，所述CLK模块与所述ADC模块连接，所述LO模块与所述直接变频模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于直接变频的RSU的OBU定位系统，其特征在于：包括天线阵列模块、BPF模块、LNA模块、直接变频模块、LO模块、LPF模块、AGC模块、ADC模块、CLK模块、FPGA数字处理模块和RSU处理器模块，所述FPGA数字处理模块通过接口与所述RSU处理器模块连接，所述天线阵列模块、所述BPF模块、所述LNA模块、所述直接变频模块、所述LPF模块、所述AGC模块、所述ADC模块和所述FPGA数字处理模块依次连接，所述CLK模块与所述ADC模块连接，所述LO模块与所述直接变频模块连接。


2.根据权利要求1所述基于直接变频的RSU的OBU定位系统，其特征在于：所述FPGA数字处理模块包括ADC采样接口单元、FIR滤波器单元、通道幅相校准单元、DCOC控制单元、定位算法单元、FM0解码及HDLC协议解析单元和串行通信接口单元，所述ADC采样接口单元、所述FIR滤波器单元、所述通道幅相校准单元、所述定位算法单元、所述串行通信接口单元连接，所述ADC采样接口单元还与DCOC控制单元连接，所述FM0解码及HDLC协议解析单元与串行通信接口单元连接。


3.根据权利要求2所述基于直接变频的RSU的OBU定位系统，其特征在于：所述ADC采样接口单元用于控制多通道ADC同步采样，并获取ADC的采样结果；所述FIR滤波器单元为FIR低通滤波器，用于对ADC采样的数字信号进行滤波，带宽设定为小于2.5MHz；所述通道幅相校准单元用于消除各通道硬件偏差，校准多个接收通道的幅度与相位；所述DCOC控制单元根据ADC采样的结果，计算当前输入的信号直流偏移的大小，动态调整DAC输出的模拟电压来控制AGC模块的直流偏移调整电路；所述定位算法单元使用改进的双向平滑MUSIC算法对信号入射角估算；所述FM0解码及HDLC协议解析单元对接收到的OBU基带信号进...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小岛，
申请(专利权)人：广州市埃特斯通讯设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44