一种采用预付费方式的不停车收费系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用预付费方式的不停车收费系统，收费站入口和出口设置遥控密钥电动栏杆；车载单元由GSM模块和短距无线数传模块构成，其GSM模块与收费中心服务器通讯；收费中心服务器管理车主银行账户，按照账户审核通过则发放入口密钥、扣除通行费则发放出口密钥的原则工作；无线数传模块拾取沿途电子路标标号，根据某些路标的提示，提前向收费中心服务器提出申请，获得入口和出口密钥，进出收费公路。与现有ETC技术相比，采用预付费方式，系统支付通行费不再集中在收费站出口进行，而是在到达出口之前。既保证了交易成功率，又大大提高了收费站的通行速度，并且收费站新通道设施简单，投资少，还能与现有ETC共享通道。
【专利说明】一种采用预付费方式的不停车收费系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能交通领域，尤其是涉及一种采用预付费方式的不停车收费系统。
【背景技术】
[0002]公路收费，尤其是高速公路收费，追求快速高效，以维持交通通畅。ETC于是应运而生。
[0003]目前的ETC是通过路侧单元RSU与车载单元OBU之间的短距微波通讯，从车主的专用账户中扣除通行费，从而实现不停车收费。OBU贴在车窗前挡风玻璃上，而RSU的微波天线则安装在通道龙门架上。车辆通过时，二者只有短暂的“照面”，通讯稍纵即逝。
[0004]由于在整个通讯交易的过程中，处理的信息量较多，需要唤醒0BU，通过网络查找车主银行账户，识别车辆、扣除通行费，加上必不可少的数据加密等安全措施，因此，如果车速太快，RSU与OBU之间的交流时间太短，将导致交易失败。
[0005]通行速度和交易成功率是ETC的重要指标，但它们相互制约。目前，为了保证交易成功率，ETC对缴费车辆予以限速。国内实际使用中，车速只有20?30km/h。在节假日里，有的ETC车道，居然出现了排队的奇观。
[0006]为了求得改善，ETC双天线建设方案，在国内高速公路上，开始试验。该方案采用通过时的2次交易，但技术复杂，效果有限，可谓事倍功半。
[0007]现有ETC通道的建设，设备复杂，投资不小，也制约了其更大的发展。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是设计提供一种采用预付费方式的不停车收费系统，它在保证交易成功率的前提下，较大程度地提高进出收费站的通行速度。
[0009]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:一种采用预付费方式的不停车收费系统，包括安装在收费站入口和出口的遥控禁行设备、安装在车辆上的车载单元、联网运行的收费中心服务器以及安装在公路上和出入口的电子路标。车载单元主要由负责远程通讯的GSM模块和与之连接的负责短距通讯的无线数传模块构成，GSM模块通过移动通信网与收费中心服务器连接；无线数传模块通过短距无线电通讯分别与收费站入口和出口的遥控禁行设备以及所有电子路标连接；收费站入口和出口的遥控禁行设备还通过联网与收费中心服务器连接。所述收费中心服务器包括银行扣费服务器和入口、出口遥控密钥数据库。所述入口和出口的遥控禁行设备，包括入口、出口控制器和与之连接的执行机构:电动栏杆。所述安装在公路上和出入口的电子路标，包括有的安装在收费公路之外的普通公路上，它们采用单工工作方式，发射含有标号的短距无线电信号，覆盖直径约为百余米。
[0010]这些电子路标电路结构完全相同，只是各自的标号是依照使用需要设置的。它们按照用途不同，可以分为位置路标和功能路标两类。位置路标的标号具有唯一性，代表的是公路上对应点的地理位置。功能路标包括入口路标和出口路标、申请路标和结算路标。入口路标和出口路标设立在各个入口和出口，目的是用来通知车载单元自动发射遥控密钥，它们可以是相同的标号。申请路标和结算路标因功能得名，详见下述。
[0011]本实用新型基于以下思路:考虑到现有ETC是在到达出口处时一次完成支付通行费的全部扣费程序，扣费需要时间，这个时间限制了通行速度，本实用新型把扣费手续移到到达收费站出口之前进行，减少对出口的工作压力，即所谓预付费方式。
[0012]预付费方式，采用账户审核准入、扣费准出的原则。也就是说，当收费中心服务器对车主银行账户审核通过后，发给车载单元收费站入口密钥，准许进入；当收费中心服务器对车主扣除通行费后，发给车载单元收费站出口密钥，准许驶出。
[0013]为了提前得到入口密钥，需要在车辆到达收费站入口之前审核车主银行账户，它是依靠申请路标来启动的。申请路标设立在车辆通往收费站入口的必经公路上，尽量远离收费站入口。车辆经过它时，车载单元的无线数传模块，近距离接收到该路标的无线信号，于是启动GSM模块工作，向收费中心服务器发送包括GSM手机号和申请路标标号的准人申请，收费中心服务器通过GSM手机号查找车主，审核账户，审核通过后，把附近收费站的入口密钥发送给车载单元。车辆到达收费站入口，入口路标通知车载单元的无线数传模块，自动发射入口密钥给入口控制器，入口控制器控制电动栏杆开启放行。
[0014]车辆驶入收费公路之后，沿途接收经过路段的位置路标，它们各不相同的标号，代表公路上不同的地理位置，为预付通行费提供行驶路径，甚至里程依据。
[0015]为了提前得到出口密钥，需要在车辆到达出口之前提前扣除通行费，它是依靠结算路标来启动的。结算路标设立在车辆通往收费站出口的必经收费公路上，尽量远离收费站出口。车辆经过时，结算路标启动车载单元的GSM模块工作，向收费中心服务器发送包括GSM手机号和该结算路标以及前面收到的路标标号的结算申请，收费中心服务器通过GSM手机号查找车主，通过入口和出口位置，结合路径里程，结算通行费，然后，把附近收费站的出口密钥发送给车载单元，允许车辆驶出收费站出口。
[0016]由于申请路标离入口较远，结算路标离出口较远，它们之间一般有几分钟乃至几十分钟的车程，故收费中心服务器有足够的时间来完成对车主账户的审核和扣除通行费的工作。
[0017]考虑到电动栏杆开启需要时间，为保证车辆快速通过，用于接收车载单元遥控密钥的人口、出口控制器与电动栏杆分离，它们之间保持足够远的距离，一般不少于10米。
[0018]入口、出口密钥的安全性十分重要。目前的加密技术，可以胜任。原则上，密钥在开启栏杆后作废，就像滚码那样，一次有效。为了确保安全性，收费中心服务器通过联网与入口、出口控制器连接，通过密钥数据库管理各个出入口的密钥。
[0019]本车载单元像通常ETC中的OBU —样，与车辆严格对应，安装好后不许拆卸，一经拆卸，即告失效。由于通讯方式不同，本车载单元并非非要安装在挡风玻璃位置不可，而是允许安装在车内其它地方。车载单元中，GSM为专用，其手机号只有收费中心服务器知道，车主也不知晓。GSM只对收费中心服务器通讯，对其它联络，不予响应。非工作时间，GSM处于关闭状态。平均功耗实际很小。
[0020]本实用新型所述的联网，可以是包括互联网在内的任何通信网络。车载单元的远程通讯除了 GSM模块，也可以采用其它移动通信平台的终端通讯模块，例如CDMA。
[0021]有益效果
[0022]采用上述方法，支付车辆通行费，不再集中在出口处进行，而是提前几分钟乃至几十分钟完成，既保证了交易成功率，又大大提高了出入口通行速度。
[0023]从系统结构上看，本系统涉及收费站的建设比现有ETC设施简单，投资少。并且，本系统与现有ETC没有冲突，兼容性好，二者还可以共享收费站通道，互不排斥，友好共存。
[0024]在现有ETC通道上，略加改造，即可为采用这种预付费方式的车辆提供快速通道。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0026]附图是本实用新型所述系统结构示意图。
[0027]在附图中，⑴为通信网络；(2)为收费中心服务器；(3)为车载单元；(4)为申请路标；(5)为入口路标；(6)为入口控制器；(7)为入口电动栏杆；(8)表示沿途若干个位置路标；(9)为结算路标；(10)为出口路标；(11)为出口控制器；(12)为出口电动栏杆。
【具体实施方式】
[0028]实施例如附图所示。
[0029]在附图中，通信网络⑴采用互联网；车载单元⑶的远程通讯采用GSM模块，短距通讯采用微功耗ZigBee无线数传模块，电子路标通讯覆盖直径约100米。车载单元的GSM只是在需要时短暂通信，大部分时间休眠，加上节电算法管理电源，耗电较小，采用充电电池外接车内电源供电。申请路标设立在车辆驶向收费站入口经过的最后一个岔路口，结算路标设立在车辆驶向收费站出口经过的最后一个岔路口。安装在收费站的入口和出口控制器与电动栏杆之间用电缆连接，它们相距至少10米。岔路口与岔路口之间称为一个路段，位置路标安装在各个路段，大约5km—个，由于功耗很小，可以采用小面积太阳能供电。
【权利要求】
1.一种采用预付费方式的不停车收费系统，包括安装在收费站入口和出口的遥控禁行设备、安装在车辆上的车载单元、联网运行的收费中心服务器以及安装在公路上和出入口的电子路标，其特征在于，车载单元主要由负责远程通讯的GSM模块和与之连接的负责短距通讯的无线数传模块构成，GSM模块通过移动通信网与收费中心服务器连接；无线数传模块通过短距无线电通讯分别与收费站入口和出口的遥控禁行设备以及所有电子路标连接；收费站入口和出口的遥控禁行设备还通过联网与收费中心服务器连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用预付费方式的不停车收费系统，其特征在于，所述收费中心服务器包括银行扣费服务器和入口、出口遥控密钥数据库。
3.根据权利要求1所述的一种采用预付费方式的不停车收费系统，其特征在于，所述入口和出口的遥控禁行设备，包括入口、出口控制器和与之连接的执行机构:电动栏杆。
4.根据权利要求1所述的一种采用预付费方式的不停车收费系统，其特征在于，所述安装在公路上和出入口的电子路标，包括有的安装在收费公路之外的普通公路上，它们采用单工工作方式，发射含有标号的短距无线电信号。
【文档编号】G07B15/06GK203941556SQ201420319858
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】宋怀淳 申请人:宋怀淳