一种基于二维空间的自动收费方法

文档序号:6658886阅读:161来源:国知局
专利名称:一种基于二维空间的自动收费方法
技术领域
本发明涉及电子不停车收费(ETC)技术领域,具体是指一种基于车道平面的二维空间的自动收费方法。
背景技术
电子不停车收费(Electronic Toll Collection,简称ETC):是指在需要收费的地点,利用安装在车辆上的车载设备与安装在路侧的路边设备,在车辆行驶过程中进行信息交换,从而全自动不停车完成整个收费过程。路侧天线单元(RSU):是指安装在收费站等处,通过无线微波通信读写电子标签(即车载单元装置)所存储信息的装置。车载单元装置(OBU):是指安装在车辆上、存储车辆信息,用以标记车辆的设备。射频识别(RFID):是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。又称电子标签、无线射频识别。我国电子收费领域所采用的是5. SG频段专用短程通讯技术(简称DSRC)。不停车收费系统能够利用DSRC技术完成路侧设备跟车载单元的双向通信,通过计算机网络进行收费数据的处理,实现不停车的全电子收费。不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费,可以允许车辆高速通过,大大提高公路的通行能力。不停车收费系统的RSU —般架设在收费站的龙门架上,用内置的天线保证本车道路面的有效覆盖,装有OBU的车辆以2(T40公里/小时的速度通过收费站,双方通过天线发射和接收微波信号。传统的自动收费方法是将车道中的车辆构造为车辆队列,再将OBU的交易状态填充到车辆队列中,根据车辆队列依序处理车辆,放行合法车辆,拦截报警异常车辆。此方法在应用于一条或多条相邻车道的场景时,容易受到跟车干扰和邻道干扰的影响,降低处理车辆的准确性。跟车干扰产生的原因
1、由于不同供应商、不同出厂批次、不同使用年限的OBU信号强度存在差别,这种OBU之间的个体差异及安装位置的不同常常出现RSU接收到OBU信息的先后顺序与车辆在ETC车道上的物理排序不一致的情况,最终导致交易顺序错乱,误放走车辆;
2、无OBU车辆误入ETC车道,与有OBU车辆混合行驶。ETC车道系统将接收到的OBU信息当成无OBU车辆的,最终导致交易顺序错乱,误放走无OBU车辆。邻道干扰产生的原因
由于DSRC无线技术的固有特性,再加上车道环境复杂多变影响无线信号的传播,无线信号的范围可能会覆盖到相邻车道上,会导致在相邻车道上行驶的车辆中的OBU被误唤醒向RSU发送OBU信息,这些OBU信息被ETC车道系统错误地匹配到本车道车辆队列中进行交易。随着ETC的不断发展,出现了多车道自由流的收费场景。此收费场景是一种更先进的高速公路自动收费需求,收费区域内没有车道隔离设施,能让车辆随意通过收费点。在此场景下,当车辆通过收费区域时,可能有变道和多车并行的情况出现。传统的自动收费方法由于其采用车辆队列的处理方式的固有特性,所以无法适应多车道自由流收费场景的需求,而且难以通过设备更新等技术手段改变。

发明内容
本发明的目的在于解决现有自动收费方法在多条相邻车道和多车道自由流场景时应用效果不佳的问题,提高 自动收费方法在一条或多条相邻车道及多车道自由流的场景下处理车辆的准确性,
本发明提供一种基于二维空间的自动收费方法,其特征在于,包括步骤
A、根据车道布局划定交易范围,构造与所划定的交易范围有对应关系的交易矩阵;
B、识别交易范围内车辆(包括装有OBU的和未安装OBU的)的位置,给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,根据车辆位置信息和步骤A中所述对应关系确定与车辆对应的矩阵元素B,将车辆标识填充到所述矩阵元素B中;
C、识别交易范围内OBU的位置和交易状态,根据OBU的位置信息和步骤A中所述对应关系确定与OBU对应的矩阵元素C,将交易状态填充到所述矩阵元素C中;
D、根据填充了所述的车辆标识、交易状态的交易矩阵,设定对车辆进行选择处理的交易逻辑。本发明的自动收费方法是将交易范围构造为交易矩阵,再将交易范围内的车辆标识填充到与其位置对应的矩阵元素中,将交易范围内的OBU交易状态填充到与其位置对应的矩阵元素中。根据交易矩阵,对不同的应用场景设定不同的交易逻辑,可解决传统自动收费方法应用于多条相邻车道和多车道自由流场景时效果不佳的问题,达到在一条或多条相邻车道及多车道自由流的场景下提高处理车辆准确性的效果。本发明的收费方法特别是对多条相邻车道场景下的车辆抢道、多车道自由流场景下的车辆变道等行为,有明显的有益效果。若采用具有定位功能的接收天线的无线定位技术,则只需更换或升级天线,无须对已发行、安装的无线终端进行更换或升级,节约了实施成本。


图I是一种基于二维空间的自动收费方法的流程图。图2是单车道的交易矩阵示意图。图3是多条独立车道的交易矩阵示意图。图4是多车道自由流的交易矩阵示意图。图5是单车道场景下应用本发明的一种ETC车道系统的结构框图。图6是单车道场景下应用本发明的另一种ETC车道系统的结构框图。图7是多条相邻车道场景下应用本发明的一种ETC车道系统的结构框图。图8是多条相邻车道场景下应用本发明的另一种ETC车道系统的结构框图。图9是多车道自由流场景下应用本发明的一种ETC车道系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解,下面结合附图对本发明作进一步阐述,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。本发明实施例提供的一种基于二维空间的自动收费方法,如图I所示,包括步骤
A、根据车道布局划定交易范围,构造与所划定的交易范围有对应关系的交易矩阵,确定交易范围与矩阵的对应关系;
B、识别交易范围内车辆的位置,给每台车辆分 配一个用于识别该车辆的车辆标识,根据车辆位置信息和步骤A中所述对应关系确定与车辆对应的矩阵元素B,将车辆标识填充到所述矩阵元素B中;
C、识别交易范围内OBU的位置和交易状态,根据OBU的位置信息和步骤A中所述对应关系确定与OBU对应的矩阵元素C,将交易状态填充到所述矩阵元素中;
D、根据填充了所述的车辆标识、交易状态的交易矩阵,设定对车辆进行选择处理的交易逻辑。进一步,在步骤A与D之间,步骤B和C实时地执行多次,以便在设定交易逻辑之前及时地更新矩阵中的车辆标识、交易状态。进一步,步骤A中,步骤A中,将交易范围划分为方格,交易矩阵中每个矩阵元素对应一个方格;更进一步地,方格为I. 9米至2. I米边长的正方形。进一步,步骤B中,采用传感技术(例如采用光栅、地感等传感设备)、雷达技术或视频分析技术来识别交易范围内车辆的位置。进一步,步骤D中,根据场景的不同来设定不同的交易逻辑
i.在单车道的场景下依照先到先处理的原则进行交易;当离自动栏杆最近的车辆为正常完成ETC交易的车辆时控制车道设备放行,当离自动栏杆最近的车辆为未完成ETC交易的车辆时控制车道设备拦截;
ii.在多条相邻车道的场景下对所有处于交易范围的车辆进行交易;根据各个车道内离自动栏杆最近的车辆所对应的交易状态来控制对应的车道设备,当车辆为正常完成ETC交易的车辆时控制车道设备放行,当车辆为未完成ETC交易的车辆时控制车道设备拦截;
iii.在多车道自由流的场景下,尝试与所有处于交易范围的车辆进行交易,对离开交易范围时还未完成ETC交易的车辆记录过车证据。进一步,采用具有定位功能的天线对OBU进行定位,从而识别交易范围内OBU的位置。如果天线不能直接对一辆车上的OBU进行定位,则该车上需装有定位装置(例如GPS模块),定位装置直接发出定位数据或定位数据经OBU发给RSU,该定位数据就作为OBU位置信息。为此本发明进一步,步骤C中,采用RFID、GPS、蓝牙、WiFi或A-GPS (辅助全球定位系统)技术,来识别与交易范围内的OBU装在同一辆车上的定位装置的位置,从而得出交易范围内OBU的位置。具体的,在单车道场景下,一种应用本发明的ETC车道系统,在步骤B采用地感线圈传感技术,在步骤C采用GPS定位技术。如图5所示,包括RSU、地感、自动栏杆、主控机。其中,主控机包括存储模块、主控模块。图2中展示了收费岛I、自动栏杆2与交易矩阵的关系。
完整的ETC交易流程如下
A、根据车道布局,将交易范围划定为左右不超过车道边界,前端与自动栏杆2在车道上的投影重合,后端向来车方向延伸15米的矩形。如图2所示,将交易范围划分为若干个I. 9米至2. I米边长的正方形,构造与正方形有对应关系的交易矩阵。将交易矩阵保存于主控机的存储模块中;
B、地感对车辆进行检测,获得进入车道的车辆的位置信息,并返回给主控机;
C、车辆上的OBU收到RSU广播的唤醒命令后,从车辆上装载的GPS模块获得定位数据,作为OBU位置信息返回给RSU。RSU将OBU位置信息返回给主控机,RSU将OBU的交易状态也发给主控机;
D、主控机的主控模块根据地感检测到的车辆位置信息给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,并找到对应的矩阵元素填充车辆标识;
E、主控机的主控模块根据RSU返回的OBU位置信息找到对应的矩阵元素,填充交易状
态;
F、主控机的主控模块根据交易矩阵,依照先到先处理的原则进行交易,当矩阵中最靠近自动栏杆的车辆正常完成ETC交易时,控制自动栏杆抬起,放行车辆;当矩阵中最靠近自动栏杆的车辆为未完成ETC交易的车辆时,控制自动栏杆保持水平,拦截车辆。在单车道场景下,一种应用本发明的ETC车道系统,在步骤B采用视频分析技术,在步骤C采用GPS定位技术。如图6所示,包括RSU、广场摄像头、自动栏杆、主控机。其中,主控机包括视频分析模块、存储模块、主控模块。图2中展示了收费岛I、自动栏杆2与交易矩阵的关系。完整的ETC交易流程如下
A、根据车道布局,将交易范围划定为左右不超过车道边界,前端与自动栏杆2在车道上的投影重合,后端向来车方向延伸15米的矩形。如图2所示,将交易范围划分为若干个
I.9米至2. I米边长的正方形,构造与正方形有对应关系的交易矩阵。将交易矩阵保存于主控机的存储模块中;
B、广场摄像头将交易范围的车辆视频流返回给主控机;
C、主控机的视频分析模块对全景视频流进行分析,检测出所有车辆(无论是否装有0BU)的位置;
D、车辆上的OBU收到RSU广播的唤醒命令后,从车辆上装载的GPS模块获得定位数据,作为OBU位置信息返回给RSU。RSU将OBU位置信息返回给主控机,RSU将OBU的交易状态也发给主控机;
E、主控机的主控模块根据视频分析模块检测的车辆位置信息给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,并找到对应的矩阵元素填充车辆标识;
F、主控机的主控模块根据RSU返回的OBU位置信息找到对应的矩阵元素,填充交易状
态;
G、主控机的主控模块根据交易矩阵,依照先到先处理的原则进行交易,当矩阵中最靠近自动栏杆的车辆正常完成ETC交易时,控制自动栏杆抬起,放行车辆;当矩阵中最靠近自动栏杆的车辆为未完成ETC交易的车辆时,控制自动栏杆保持水平,拦截车辆。进一步,上述流程中的步骤B、C、D、E、F可以按一定的时间间隔不断重复,使得车辆的位置变化可以及时同步到交易矩阵中,OBU位置的变化可以及时地同步到交易矩阵中。当有车辆抢道时,主控机的主控模块根据交易矩阵中的最新的数据,可以准确地判断离自动栏杆最近的车辆,从而避免因抢道导致放行车辆错乱的情况发生。在多条相邻车道场景下,一种应用本发明的ETC车道系统,在步骤B采用光栅传感技术,在步骤C采用DSRC定位技术。如图7所示,包括RSU、光栅、自动栏杆、主控机。其中,主控机包括存储模块、主控模块。图3中展示了收费岛I、自动栏杆2与交易矩阵的关系。完整的ETC交易流程如下 A、根据车道布局,将交易范围划定为左右不超过车道边界,前端与自动栏杆在车道上的投影重合,后端向来车方向延伸15米的矩形,如图3所示,将交易范围划分为若干个I. 9米至2. I米边长的正方形,构造与正方形有对应关系的交易矩阵,将交易矩阵保存于主控机的存储模块中;
B、光栅对车辆进行检测,获得进入各个车道的车辆的信息,并返回给主控机。C、车辆上的OBU收到RSU广播的唤醒命令后,会向RSU返回信息。RSU收到OBU返回的数据后,分析出OBU与RSU的位置关系,返回给主控机,RSU将OBU的交易状态也发给王控机;
D、主控机的主控模块根据光栅检测到的车辆位置信息给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,并找到对应的矩阵元素填充车辆标识;
E、主控机的主控模块根据RSU返回的OBU与RSU的位置关系和RSU与车道的位置关系得出OBU的位置信息;
F、主控机的主控模块根据OBU的位置信息找到对应的矩阵元素,填充交易状态;
G、主控机的主控模块根据交易矩阵,对所有处于交易范围的车辆进行交易;根据各个车道内离自动栏杆最近的车辆所对应的交易状态来控制对应的车道设备。具体的,当车辆为正常完成ETC交易的车辆时,控制对应车道的自动栏杆抬起,放行车辆;当车辆为未完成ETC交易的车辆时控制对应车道的自动栏杆保持水平,拦截车辆。在多条相邻车道场景下,一种应用本发明的ETC车道系统,在步骤B采用视频分析技术,在步骤C采用DSRC定位技术。如图8所示,包括RSU、广场摄像头、自动栏杆、主控机。其中,主控机包括视频分析模块、存储模块、主控模块。图3中展示了收费岛I、自动栏杆2与交易矩阵的关系。完整的ETC交易流程如下
A、根据车道布局,将交易范围划定为左右不超过车道边界,前端与自动栏杆在车道上的投影重合,后端向来车方向延伸15米的矩形,如图3所示,将交易范围划分为若干个I. 9米至2. I米边长的正方形,构造与正方形有对应关系的交易矩阵,将交易矩阵保存于主控机的存储模块中;
B、广场摄像头将交易范围的车辆视频流返回给主控机;
C、主控机的视频分析模块对全景视频流进行分析,检测出所有车辆(无论是否装有0BU)的位置;
D、车辆上的OBU收到RSU广播的唤醒命令后,会向RSU返回信息。RSU收到OBU返回的数据后,分析出OBU与RSU的位置关系,返回给主控机,RSU将OBU的交易状态也发给主控机;
E、主控机的主控模块根据视频分析模块检测的车辆位置信息给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,并找到对应的矩阵元素填充车辆标识;
F、主控机的主控模块根据RSU返回的OBU与RSU的位置关系和RSU与车道的位置关系得出OBU的位置信息;
G、主控机的主控模块根据OBU的位置信息找到对应的矩阵元素,填充交易状态;
H、主控机的主控模块根据交易矩阵,对所有处于交易范围的车辆进行交易;根据各个车道内离自动栏杆最近的车辆所对应的交易状态来控制对应的车道设备。具体的,当车辆为正常完成ETC交易的车辆时,控制对应车道的自动栏杆抬起,放行车辆;当车辆为未完成ETC交易的车辆时控制对应车道的自动栏杆保持水平,拦截车辆。进一步,上述流程中的步骤B、C、D、E、F、G可以按一定的时间间隔不断重复,使得车辆的位置变化可以及时同步到交易矩阵中,OBU位置的变化可以及时地同步到交易矩阵中。当有车辆抢道时,主控机的主控模块根据交易矩阵中的最新的数据,可以准备地判断各个车道内离自动栏杆最近的车辆,从而避免因抢道导致放行车辆错乱的情况发生。 在多车道自由流场景下,一种应用本发明的ETC车道系统,在步骤B采用视频分析技术,在步骤C采用DSRC定位技术。如图9所示,包括RSU、广场摄像头、特写摄像头、主控机。其中,主控机包括视频分析模块、存储模块、主控模块。完整的ETC交易流程如下
A、根据车道布局的实际情况,将ETC无线信号能保证稳定交易的区域划定为交易范围,如图4所示,将交易范围划分为若干个I. 9米至2. I米边长的正方形,构造与正方形有对应关系的交易矩阵。将交易矩阵保存于主控机的存储模块中;
B、广场摄像头将交易范围的车辆视频流返回给主控机;
C、主控机的视频分析模块对全景视频流进行分析,检测出各车辆的位置;
D、车辆上的OBU收到RSU广播的唤醒命令后,会向RSU返回信息。RSU收到OBU返回的数据后,分析出OBU与RSU的位置关系,返回给主控机,RSU将OBU的交易状态也发给主控机;
E、主控机的主控模块根据视频分析模块检测的车辆位置信息给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,并找到对应的矩阵元素填充车辆标识;
F、主控机的主控模块根据RSU返回的OBU与RSU的位置关系和RSU与车道的位置关系得出OBU的位置信息;
G、主控机的主控模块根据OBU的位置信息找到对应的矩阵元素,填充交易状态;
H、主控机的主控模块根据交易矩阵,尝试与处于交易范围的车辆进行交易;对离开交易范围时还未完成ETC交易的车辆(包括无OBU的车辆),要根据其在交易矩阵中的位置控制特定摄像头记录过车证据(如过车视频、过车抓拍照片)留做事后稽查的依据。以上所述是本发明的实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应 当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于二维空间的自动收费方法,包括步骤 A、根据车道布局划定交易范围,构造与所划定的交易范围有对应关系的交易矩阵; B、识别交易范围内车辆的位置,给每台车辆分配一个用于识别该车辆的车辆标识,根据车辆位置信息和步骤A中所述对应关系确定与车辆对应的矩阵元素B,将车辆标识填充到矩阵元素B中; C、识别交易范围内OBU的位置和交易状态,根据OBU的位置信息和步骤A中所述对应关系确定与OBU对应的矩阵元素C,将交易状态填充到所述矩阵元素C中; D、根据填充了所述的车辆标识、交易状态的交易矩阵,设定对车辆进行选择处理的交易逻辑。
2.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于在步骤A与D之间,步骤B和C实时地执行多次。
3.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于步骤A中,将交易范围划分为方格,交易矩阵中每个矩阵元素对应一个方格。
4.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于步骤B中,采用传感技术、雷达技术或视频分析技术来识别交易范围内车辆的位置。
5.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于步骤C中,采用RFID、GPS、蓝牙、WiFi或A-GPS技术,来识别与交易范围内的OBU装在同一辆车上的定位装置的位置,从而得出交易范围内OBU的位置。
6.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于步骤D中,根据场景的不同来设定不同的交易逻辑 在单车道的场景下依照先到先处理的原则进行交易;当离自动栏杆最近的车辆为正常完成ETC交易的车辆时控制车道设备放行,当离自动栏杆最近的车辆为未完成ETC交易的车辆时控制车道设备拦截; 在多条相邻车道的场景下对所有处于交易范围的车辆进行交易;根据各个车道内离自动栏杆最近的车辆所对应的交易状态来控制对应的车道设备,当车辆为正常完成ETC交易的车辆时控制车道设备放行,当车辆为未完成ETC交易的车辆时控制车道设备拦截; 在多车道自由流的场景下,尝试与所有处于交易范围的车辆进行交易,对离开交易范围时还未完成ETC交易的车辆记录过车证据。
7.根据权利要求I所述的自动收费方法,其特征在于采用具有定位功能的天线对OBU进行定位,从而识别交易范围内OBU的位置。
8.根据权利要求3所述的自动收费方法,其特征在于方格为I.9米至2. I米边长的正方形。
全文摘要
本发明公开了一种基于二维空间的自动收费方法,包括步骤A、根据车道布局划定交易范围,构造与所划定的交易范围有对应关系的交易矩阵;B、识别交易范围内车辆的位置,根据车辆位置信息和步骤A中所述对应关系确定车辆对应的矩阵元素B,将车辆标识填充到所述矩阵元素B中;C、识别交易范围内OBU的位置和交易状态,根据OBU的位置信息和步骤A中所述对应关系确定与OBU对应的矩阵元素C,将交易状态填充到所述矩阵元素C中;D、根据填充了所述的车辆标识、交易状态的交易矩阵,设定对车辆进行选择处理的交易逻辑。本方法应用于一条或多条相邻车道,或多车道自由流的ETC收费场景,可以达到提高处理车辆准确性的有益效果。
文档编号G07B15/06GK102622782SQ20121008198
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者刘正东, 吴穗湘, 周玲, 戴连贵, 温志勇, 谢卿, 邢万勇, 陈卫梁 申请人:广州新软计算机技术有限公司
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