集成路径识别功能的电子不停车收费方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种集成路径识别功能的电子不停车收费方法和系统。该方法主要包括：在车辆进入多义性路径处的RSU的通信区域时，多义性路径处的RSU将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给车辆上的OBU，在车辆经过收费站点处的RSU时，车辆将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU；收费站点处的RSU根据OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对车辆进行通行费用的计算和扣费。本发明实施例可以将路径识别功能无缝的集成到ETC系统中，兼具ETC系统的快速通行能力和路径识别系统的通行费精确清分能力，有效的解决了目前多义性路径收费方式只能进行MTC操作的劣势，从而提高交通运输的效率。
【专利说明】集成路径识别功能的电子不停车收费方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能交通【技术领域】，尤其涉及一种集成路径识别功能的电子不停车收费方法和系统。
【背景技术】
[0002]ETC (Electronic Toll Collect1n，电子不停车收费)系统是目前国际上主要研究和推广的自动电子收费系统，适用于高速公路以及交通繁忙的桥梁隧道环境下的车辆收费解决方案。OBU (On-Board Unit，车载设备)是ETC系统的标准配件，用于安装在车辆的前挡风玻璃上，当车辆通过ETC车道时，OBU与RSU (Roadside Unit，路侧单元)等设备通讯，不需停车即可完成ETC收费。从而提高汽车通行速度，有效解决交通堵塞问题。
[0003]多路径识别技术是目前智能化交通领域的重要课题，不仅可以实现车辆和道路管理的信息化智能化，能有效提高交通效率并节约交通能源，而且对通行费额的计算和通行费的精确拆分有重要意义。
[0004]目前多路径识别技术多使用433MHz频段，ETC系统使用的是5.8GHz频段，两者使用两个不同的频段，在兼容方面存在很大的问题。目前采用多义性收费的车道，使用433MHz和13.56MHz的双频卡，车辆需在MTC (Manual Toll Collect1n，公路半自动车道收费系统)车道入口处领取多义性双频卡，在出口出交还多义性双频卡，使用多义性双频卡记录的路径信息进行费额计算和拆分，该车道的使用效率与MTC车道相同。
[0005]目前，现有技术中还没有一种有效地将ETC车道的快速便捷的优势和多路径技术相互结合的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供了一种集成路径识别功能的电子不停车收费方法和系统，以实现有效地将ETC车道的快速便捷的优势和多路径技术相互结合。
[0007]—种集成路径识别功能的电子不停车收费系统，包括:多义性路径处的路侧单元RSU、车载设备OBU和收费站点处的RSU，
[0008]所述多义性路径处的RSU，用于在车辆进入该RSU的通信区域时，将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的OBU ；
[0009]所述0BU，用于在车辆经过多义性路径处的RSU的通信区域时，将携带车辆信息的射频信号发送给多义性路径处的RSU，将所述多义性路径处的RSU发送过来的路径信息进行存储；在车辆经过收费站点处的RSU时，将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU ；
[0010]收费站点处的RSU，用于在车辆经过该RSU的通信区域时，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0011]所述多义性路径处的RSU、0BU和收费站点处的RSU之间通信的射频信号的频段是相同的。
[0012]所述的系统还包括:上位机，
[0013]所述的多义性路径处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，获取所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息，对所述车辆进行合法性验证，在所述合法性验证通过后，将所述车辆信息和该RSU对应的路径信息发送给上位机；
[0014]所述的上位机，用于将所述多义性路径处的RSU发送过来的车辆信息和路径信息进行关联存储。
[0015]所述的收费站点处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，对所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息进行合法性验证，将所述车辆发送过来的射频信号中携带的所述车辆的路径信息和所述上位机中存储的所述车辆的路径信息进行比较，在所述合法性验证通过，并且所述比较的结果为一致后，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0016]一种集成路径识别功能的电子不停车收费方法，包括:
[0017]在车辆进入多义性路径处的RSU的通信区域时，所述多义性路径处的RSU将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的0BU，所述OBU将携带车辆信息的射频信号发送给所述多义性路径处的RSU，将所述多义性路径处的RSU发送过来的路径信息进行存储；
[0018]在所述车辆经过收费站点处的RSU时，所述车辆将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU ；
[0019]所述收费站点处的RSU根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0020]所述多义性路径处的RSU、0BU和收费站点处的RSU之间通信的射频信号的频段是相同的。
[0021]所述的方法还包括:
[0022]所述多义性路径处的RSU在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，获取所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息，对所述车辆进行合法性验证，在所述合法性验证通过后，将所述车辆信息和该RSU对应的路径信息发送给上位机；
[0023]所述上位机将所述多义性路径处的RSU发送过来的车辆信息和路径信息进行关联存储。
[0024]所述收费站点处的RSU在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，对所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息进行合法性验证；
[0025]所述收费站点处的RSU从所述上位机获取所述车辆的路径信息，将所述车辆发送过来的射频信号中携带的所述车辆的路径信息和从所述上位机获取的所述车辆的路径信息进行比较；
[0026]所述收费站点处的RSU在所述合法性验证通过，并且所述比较的结果为一致后，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0027]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在多义性路径处和收费站点处分别设置RSU，可以将路径识别功能无缝的集成到ETC系统中，兼具ETC系统的快速通行能力和路径识别系统的通行费精确清分能力，有效的解决了目前多义性路径收费方式只能进行MTC操作的劣势。从而提高交通运输的效率，并解决通行费额的计算和精确清分结算，能保证交易的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明实施例一提供的一种集成路径识别功能的电子不停车收费系统100的结构示意图，图中，多义性路径处的RSU110、收费站点处的RSU120、OBU130和上位机140 ；
[0030]图2为本发明实施例一提供的一种RSU的结构示意图；
[0031]图3为本发明实施例一提供的一种OBU的结构示意图；
[0032]图4为本发明实施例二提供了一种多义性路径处的RSU的业务处理流程示意图；
[0033]图5为本发明实施例二提供了一种多义性路径处的RSU的业务处理流程示意图。
【具体实施方式】
[0034]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0035]实施例一
[0036]本发明实施例在ETC系统的基础上，利用原有ETC系统的硬件资源，可以无缝地将ETC系统和路径识别技术结合起来，同时具有ETC系统和路径识别技术的优点，能有效的同时解决高速公路的快速通行和精确计费。
[0037]该实施例提供了一种集成路径识别功能的ETC系统，其结构示意图如图1所示，包括:多义性路径处的RSU、0BU、收费站点处的RSU和上位机。
[0038]多义性路径处的RSU，用于在车辆进入该RSU的通信区域时，将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的OBU ；
[0039]0BU，用于在车辆经过多义性路径处的RSU的通信区域时，将携带车辆信息的射频信号发送给多义性路径处的RSU，将所述多义性路径处的RSU发送过来的路径信息进行存储；在车辆经过收费站点处的RSU时，将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU ；
[0040]收费站点处的RSU，用于在车辆经过该RSU的通信区域时，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0041]所述多义性路径处的RSU、0BU和收费站点处的RSU之间通信的射频信号的频段是相同的，上述频段为ETC专用频段，目前为5.80GHz频段，使用单一频段既可以避免增加新的用户设备，减少了硬件资源的修改和消耗，减少了不同设备间互相的干扰引发的不稳定。
[0042]具体的，所述的多义性路径处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，获取所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息，对所述车辆进行合法性验证，在所述合法性验证通过后，将所述车辆信息和该RSU对应的路径信息发送给上位机；
[0043]所述的上位机，用于将所述多义性路径处的RSU发送过来的车辆信息和路径信息进行关联存储。
[0044]具体的，所述的收费站点处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，对所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息进行合法性验证，将所述车辆发送过来的射频信号中携带的所述车辆的路径信息和所述上位机中存储的所述车辆的路径信息进行比较，在所述合法性验证通过，并且所述比较的结果为一致后，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
[0045]上述多义性路径处的RSU和收费站点处的RSU还可以根据上位机发送的指令完成进行交易的控制，使用密钥卡保证路径信息、车辆信息等信息交易的安全性。
[0046]该实施例提供的一种RSU的结构示意图如图2所示，包括如下的模块:主控制器、存储模块、射频模块、加密解密模块和接口单元。
[0047]主控制器，用于各个模块的控制和数据处理；
[0048]存储模块，用于存储过往车辆的路径信息，对于收费站点处的RSU，还需要存储车辆的收费信息；
[0049]射频模块，用于与OBU进行ETC频段的空中数据交互，传输路径信息和进行交易等;
[0050]加密解密模块，用于保证系统中的路径信息、车辆信息和扣费信息等交易的安全性，在银行级安全的密钥保证下进行安全交易；
[0051]接口模块，用于与上位机进行数据交互，进行流程的控制。
[0052]该实施例提供的一种OBU的结构示意图如图3所示，包括如下的模块:主控制器、射频模块、加密解密模块、用户卡模块、人机交互模块和存储模块等。
[0053]主控制器，用于控制各个模块及流程；
[0054]射频模块，用于发送和接收与RSU进行交互的ETC频段的空中数据；
[0055]加密解密模块，用于保证系统中的路径信息、车辆信息和扣费信息等交易的安全性；
[0056]用户卡模块，用于进行接触式和非接触式的用户卡读写操作；
[0057]人机交互模块，用于指示交易的状态等；
[0058]存储模块，用于存储RSU下发的路径信息等内容。
[0059]在本发明实施例的集成路径识别功能的ETC系统中，流程控制主要由上位机进行操作，因此，两种RSU的软硬件可以完全一致化，使用时只需要进行上位机软件的配置更改即可，以极少代价完成多义性路径识别功能的集成。
[0060]实施例二
[0061]该实施例提供了一种多义性路径处的RSU的业务处理流程示意图如图4所示，包括如下的处理步骤:
[0062]步骤S410、装有OBU的车辆经过架设在多义性路径处的RSU的通信区域。
[0063]步骤S420、多义性路径处的RSU搜索到上述车辆上的0BU，和上述OBU之间建立通信链路。
[0064]步骤S430、上述车辆的OBU向上述多义性路径处的RSU发送携带车辆信息的5.80GHz频段的射频信号。
[0065]上述多义性路径处的RSU通过读取OBU发送过来的射频信号中的车辆信息，判断该车辆安装的OBU和OBU中的车辆信息是否合法。如果上述合法性的判断结果为不合法，则执行步骤S440 ;否则，执行步骤S450。
[0066]步骤S440、RSU提示错误信息，记录并上报该车辆的相关信息。流程结束。
[0067]步骤S450、如果上述合法性的判断结果为合法，则RSU将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的0BU，上述RSU对应的路径信息包括路径信息、路段归属方等。
[0068]OBU接收并存储上述路径信息，OBU可以将上述路径信息存储在用户卡、OBU主控制器的片上存储区域和/或外部存储器，该外部存储器包括EEPROM (ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory,电可擦可编程只读存储器)和 Flash 等。
[0069]本领域技术人员应能理解上述OBU存储方式的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的存储方式如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
[0070]步骤S460、RSU存储过往车辆的相关信息，并通过上位机将上述车辆的路径信息和车辆信息传输到上位机。
[0071]在上述处理流程中，可以采用现有ETC系统的密钥安全体系来保证系统中的路径信息、车辆信息和扣费信息等交易的安全性，在银行级安全的密钥保证下进行安全交易。
[0072]在实际应用中可根据现场的实际情况，采取多种方式来扩大或者缩小上述多义性路径处的RSU的通信范围。比如，采用多车道架设多个RSU的方式，或者通过上位机调整上述RSU的发送频率、功率等，或者，调整上述RSU的天线的尺寸、发生方向等参数。
[0073]该实施例提供了一种收费站点处的RSU的业务处理流程示意图如图5所示，包括如下的处理步骤:
[0074]步骤S510、装有OBU的车辆经过架设在收费站点处的RSU的通信区域。
[0075]步骤S520、收费站点处的RSU搜索到上述车辆上的0BU，和上述OBU之间建立通信链路。
[0076]步骤S530、上述车辆的OBU向上述收费站点处的RSU发送携带车辆信息的5.80GHz频段的射频信号。
[0077]上述收费站点处的RSU通过读取OBU发送过来的射频信号中的车辆信息，判断该车辆安装的OBU和OBU中的车辆信息是否合法。如果上述合法性的判断结果为不合法，则执行步骤S440 ;否则，执行步骤S450。
[0078]步骤S440、RSU拦截上述车辆，并提示错误信息。流程结束。
[0079]步骤S550、如果上述合法性的判断结果为合法，则上述车辆的OBU向上述收费站点处的RSU发送其存储的上述路径信息。
[0080]步骤S560、上述收费站点处的RSU从上位机读取上述车辆的路径信息，将从上位机读取的路径信息和上述OBU发送过来的路径信息进行比较，当比较结果为不一致时，则进行异常处理，流程结束。
[0081]当上述比较结果为一致时，则确定上述路径信息是正确的，执行步骤S570。
[0082]步骤S570、上述收费站点处的RSU根据车辆信息和路径信息计算通行费额，按照实际费额进行用户卡的扣费，并完成交易。同时RSU可使用片上存储区域或者外部存储器存储车辆完整的路径流水记录。
[0083]在上述处理流程中，可以采用现有ETC系统的密钥安全体系来保证系统中的路径信息、车辆信息和扣费信息等交易的安全性，在银行级安全的密钥保证下进行安全交易。
[0084]本发明实施例可以将路径信息存储于OBU中的用户卡或其他存储设备中，当存储于用户卡时，既可以使用ETC系统通行，当ETC系统出现故障时，也可以使用卡中的路径信息通过MTC车道通行。如果仅需要记录路径信息，而使用其他手段收费，则OBU可以使用非用户卡的存储区域存储用户信息并进行信息交互，或者使用单片式0BU。
[0085]综上所述，本发明实施例通过在多义性路径处和收费站点处分别设置RSU，可以将路径识别功能无缝的集成到ETC系统中，兼具ETC系统的快速通行能力和路径识别系统的通行费精确清分能力，有效的解决了目前多义性路径收费方式只能进行MTC操作的劣势。从而提高交通运输的效率，并解决通行费额的计算和精确清分结算，能保证交易的安全性。
[0086]本发明实施例由于采用了单一频段，避免了增加路径识别频段的设备，减少了原有系统大规模的修改，以极小代价完成了两种系统的融合，并可以增强系统的抗干扰能力增强系统的稳定性；由于使用了现有ETC系统的密钥安全体系，系统中的路径信息、车辆信息和扣费信息等交易的安全性得到了保证。
[0087]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0088]通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0089]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0090]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种集成路径识别功能的电子不停车收费系统，其特征在于，包括:多义性路径处的路侧单元RSU、车载设备OBU和收费站点处的RSU， 所述多义性路径处的RSU，用于在车辆进入该RSU的通信区域时，将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的OBU ； 所述0BU，用于在车辆经过多义性路径处的RSU的通信区域时，将携带车辆信息的射频信号发送给多义性路径处的RSU，将所述多义性路径处的RSU发送过来的路径信息进行存储；在车辆经过收费站点处的RSU时，将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU ； 收费站点处的RSU，用于在车辆经过该RSU的通信区域时，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
2.根据权利要求1所述的集成路径识别功能的电子不停车收费系统，其特征在于，所述多义性路径处的RSU、OBU和收费站点处的RSU之间通信的射频信号的频段是相同的。
3.根据权利要求1所述的集成路径识别功能的电子不停车收费系统，其特征在于，所述的系统还包括:上位机， 所述的多义性路径处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，获取所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息，对所述车辆进行合法性验证，在所述合法性验证通过后，将所述车辆信息和该RSU对应的路径信息发送给上位机； 所述的上位机，用于将所述多义性路径处的RSU发送过来的车辆信息和路径信息进行关联存储。
4.根据权利要求3所述的集成路径识别功能的电子不停车收费系统，其特征在于: 所述的收费站点处的RSU，还用于在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，对所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息进行合法性验证，将所述车辆发送过来的射频信号中携带的所述车辆的路径信息和所述上位机中存储的所述车辆的路径信息进行比较，在所述合法性验证通过，并且所述比较的结果为一致后，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
5.一种集成路径识别功能的电子不停车收费方法，其特征在于，包括: 在车辆进入多义性路径处的RSU的通信区域时，所述多义性路径处的RSU将携带该RSU对应的路径信息的射频信号发送给所述车辆上的0BU，所述OBU将携带车辆信息的射频信号发送给所述多义性路径处的RSU，将所述多义性路径处的RSU发送过来的路径信息进行存储； 在所述车辆经过收费站点处的RSU时，所述车辆将携带其存储的路径信息和车辆信息的射频信号发送给收费站点处的RSU ； 所述收费站点处的RSU根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
6.根据权利要求5所述的集成路径识别功能的电子不停车收费方法，其特征在于，所述多义性路径处的RSU、OBU和收费站点处的RSU之间通信的射频信号的频段是相同的。
7.根据权利要求5所述的集成路径识别功能的电子不停车收费方法，其特征在于，所述的方法还包括: 所述多义性路径处的RSU在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，获取所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息，对所述车辆进行合法性验证，在所述合法性验证通过后，将所述车辆信息和该RSU对应的路径信息发送给上位机； 所述上位机将所述多义性路径处的RSU发送过来的车辆信息和路径信息进行关联存储。
8.根据权利要求5所述的集成路径识别功能的电子不停车收费方法，其特征在于:所述收费站点处的RSU在有车辆进入该RSU的通信区域时，和所述车辆建立通信链路，对所述车辆发送过来的射频信号中携带的车辆信息进行合法性验证； 所述收费站点处的RSU从所述上位机获取所述车辆的路径信息，将所述车辆发送过来的射频信号中携带的所述车辆的路径信息和从所述上位机获取的所述车辆的路径信息进行比较； 所述收费站点处的RSU在所述合法性验证通过，并且所述比较的结果为一致后，根据所述OBU发送过来的射频信号中携带的路径信息和车辆信息，对所述车辆进行通行费用的计算和扣费。
【文档编号】G07B15/06GK104346836SQ201310342187
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】李成成, 刘洋 申请人:航天信息股份有限公司