一种停车电子收费方法与系统与流程

本发明涉及一种智能交通与物联网领域中车辆收费方法与系统，特别是涉及一种停车电子收费方法与系统。

背景技术：

目前，随着城市汽车保有量迭创新高，可供车辆停放的道路资源一天比一天少，行车路况也是拥堵频发，已引起社会各界高度重视，倡议使用类似高速公路ETC收费技术加快城市管理尤其是促进智慧交通建设的呼声日益高涨。但是，囿于ETC技术的先天不足，如紧密耦合于高速不停车电子收费业务场景，其路侧单元RSU技术复杂功耗大成本高、车载单元OBU的激活与通讯预设于龙门架方向，导致一旦离开高速公路进入市内，相关设备便难以很好的适配于各种低速低成本、尤其是资源节约型静态停车收费业务应用。为了满足城市智慧交通建设的迫切需要，有必要对现有技术方案做进一步创新优化。

现有发明专利“一种基于信息融合的智能交通人、车、路的信息处理方法及系统”（授权公告号：CN 102087786 B）所公开的技术方案，以不停车电子收费为着力点，对静态停车电子收费处理场景下所特有的高精度低功耗少投入等业务需求，存在一定的方案设计盲点，有必要对路侧设备视频部分与射频部分的架构设计做进一步完善；现有发明专利“一种具有太阳能采集机制的路侧设备”（授权公告号：CN 102881052 B）所公开的技术方案，并没有针对静态停车应用披露进一步的详细优化设计方案，是故有需要根据现有公开已知方案提出最新且最优的解决方案。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种停车电子收费方法与系统。

本发明解决所述的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

提出一种停车电子收费方法，包括如下步骤：

A.设置后端系统，用于停车电子收费注册登记、停车计时收费数据处理及银行结算；所述注册登记主要是建立收费车辆行驶证上的收费要件信息、银行托收扣费账户、从国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID获取的收费要件信息之间的匹配绑定关系；

B.设置车位型路侧设备RSE，该车位型路侧设备RSE包括：外供电或太阳能自供电管理单元、处理器、微波射频通讯器及其收发天线、联机数据通讯接口、补光灯及其控制单元、图像传感器组件及安全访问模块；所述处理器与所述微波射频通讯器及其收发天线、所述联机数据通讯接口、所述图像传感器组件和所述补光灯及其控制单元有线连接，所述安全访问模块与所述处理器或所述微波射频通讯器有线相连，所述外供电或太阳能自供电管理单元与所述车位型路侧设备RSE内其它部件电连接；该车位型路侧设备RSE与所述后端系统有线或无线相连；为了取得信息采集效果整体最优，以得到最佳射频通讯效果的位置为车位安装固定所述车位型路侧设备RSE之处，倘若该处不能取得最优视频抓拍效果，则预先设定使用邻近效果最优的车位型路侧设备RSE代为抓拍车牌/车位图像；

C.设置车辆检测器，安装于车位上以对车辆的存在与否进行检测判断，然后通过无线连接方式把车辆到达或离开信息传输给上述相关车位型路侧设备RSE或所述后端系统；

D.所述相关车位型路侧设备RSE直接或从所述后端系统间接获得车位所述车辆检测器的车辆到达信息后，以所述整体最优方式启动视频抓拍以采集车牌/车位图像，也同时启动所述微波射频通讯器及所述安全访问模块以获取车辆上安装的国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID的收费要件信息，然后把车位采集信息传输给所述后端系统；

E.所述后端系统收到所述相关车位型路侧设备RSE的车位采集信息后，开始进行停车计时后续处理，所述后续处理可包括对未进行过识别的所述车牌/车位图像进行车牌识别和/或车位占位识别处理；

F.当所述后端系统直接或从所述车位型路侧设备RSE间接获得所述车辆检测器车辆离开信息后，立即进行停车计费、收费及银行结算处理，从而完成一笔停车电子收费交易。

作为本发明进一步改进，所述步骤D中，还包括：采集到车牌/车位图像后，马上就地完成车牌识别和/或车位占位识别，并把结果附带加入车位采集信息中一并传输给后端系统。

本发明解决所述的技术问题还可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、使用一种停车电子收费系统，包括：车位型路侧设备RSE，车辆检测器，国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID，后端系统；所述车辆检测器与所述车位型路侧设备RSE或所述后端系统无线相连；所述车位型路侧设备RSE与所述国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID无线相连，与所述后端系统有线或无线相连；所述车位型路侧设备RSE，是一种基于车位与所述国标ETC车载单元和/或国标电子车牌RFID进行射频通讯以获取收费要件信息、能现场抓拍车牌/车位图像以作收费佐证的专用设备，包括：外供电或太阳能自供电管理单元、处理器、微波射频通讯器及其收发天线、联机数据通讯接口、补光灯及其控制单元、图像传感器组件及安全访问模块；所述处理器与所述微波射频通讯器及其收发天线、所述联机数据通讯接口、所述图像传感器组件和所述补光灯及其控制单元有线连接，所述安全访问模块与所述处理器或所述微波射频通讯器有线相连，所述外供电或太阳能自供电管理单元与所述车位型路侧设备RSE内其它部件电连接；所述车辆检测器，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否和/或移动方向进行检测判断，并通过无线连接方式提供车辆到达或离开信息到所述车位型路侧设备RSE或所述后端系统；所述无线连接方式，包括：2.4GHz或300-928MHz特定频段无线通讯，或NB-IOT、LPWAN；所述国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID，为符合国家相关标准要求而发行并安装于车上的车辆信息化电子设备；所述后端系统，主要用于接收及汇总收费车位上所述车位型路侧设备RSE及所述车辆检测器所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时收费、银行结算处理；所述数据处理可包括对未进行现场识别的所述车牌/车位图像进行车牌识别和/或车位占位识别处理。

作为本发明的一个改进，所述车位型路侧设备RSE可通过增加车牌识别和/或车位占位识别功能，对所抓拍到的车牌/车位图像进行就地识别而无需再通过后端系统进行车牌识别和/或车位占位识别。

进一步地，所述处理器，是指微处理器、单核或多核DSP数字信号处理器、ARM处理器之其中一项或多项的组合。

所述微波射频通讯器及其收发天线，是所述处理器与外部设备、车辆检测器、国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，包括：5.8GHz、300-928MHz特定频段、2.4GHz之其中一项或多项组合的无线通讯器及其配套收发天线，所述无线通讯器包括：收发器、收发及唤醒器、或特定无线通讯协议处理器。

所述联机数据通讯接口，是指所述处理器与外部设备、后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，包括：有线和/或无线数据通讯接口，所述有线数据通讯接口包括UART、USB或TCP/IP网络接口；所述无线数据通讯接口包括：NB-IOT、LPWAN、GPRS/3G/4G/5G、WiFi、蓝牙、ANT、ZigBee或特定协议的无线网络通讯部件及其配套的收发天线。

所述补光灯及其控制单元，为可见光LED或红外光LED所组成的照明灯及其驱动控制电路；所述图像传感器组件，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述处理器采集图像所需信号的一系列部件的总称；所述图像传感器，包括：CCD或CMOS图像传感器。

所述安全访问模块，是一种用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或可以脱机完成金融交易的信息安全部件，包括：PSAM消费安全访问模块或ESAM嵌入式安全访问模块，和/或内置于所述处理器或所述微波射频通讯器的包含授权密钥在内的安全访问软硬件模块。

所述外供电或太阳能自供电管理单元，是指所述车位型路侧设备RSE使用外供电管理单元，又或者使用太阳能自供电管理单元对内部各负载供电；所述太阳能自供电管理单元，包括：太阳能电池板、能量采集与充放电控制电路、储能器件与稳压电路；所述能量采集与充放电控制电路的输入端与所述太阳能电池板有线相连，输出端与所述储能器件及所述稳压电路的输入端有线相连，所述稳压电路的输出端与所述车位型路侧设备RSE内部各负载电连接。

同现有技术相比较，本发明一种停车电子收费方法与系统，具有如下技术效果：1. 射频通讯与视频识别一体化设计，可按需配置支持国标ETC车载单元OBU和/或国标电子车牌RFID的微波射频通讯器，此举使得目前车载单元OBU的应用面一下子由高速公路延伸至市内亟须有效管控的各条路段；2. 解决了传统路侧设备对市电供电的严重依赖，产品可灵活部署，如能够外部供电则使用外供电方式以支持更多的功能模块，不能由外部供电的场合就使用太阳能自供电方式，极端情况下也能保证射频通讯正常工作与抓拍图片发往后端系统备案识别不受影响，环保节能的同时也加快了产品部署速度，大大降低了产品推广的门槛与难度；3. 具备了从车上无线采集收费要件信息及车牌/车位图像，到进行加密通讯直至完成计时金融扣费交易的完整信息链，自动化程度高取证完备，可节约大量的人力物力，为无人值守路边停车电子收费创造了技术条件。

附图说明

图1是本发明一种停车电子收费方法与系统的原理方框示意图；

图2是车位型路侧设备RSE的结构原理示意图；

图3是太阳能自供电管理单元结构原理示意图；

图4是所述一种停车电子收费方法与系统应用实施例的车位设备布局示意图；

图5是用于实施例一的车位型路侧设备RSE结构原理示意图；

图6是用于实施例二的车位型路侧设备RSE结构原理示意图。

具体实施方式

本发明一种停车电子收费方法与系统能够适用于未来城市路边停车电子收费管理，以下面两个优选实施例作进一步详述：

实施例一、使用国标ETC车载单元OBU用于路边停车电子收费

其实现方法包括如下步骤：

A.设置后端系统，用于停车电子收费注册登记、停车计时收费数据处理及银行结算；所述注册登记主要是建立收费车辆行驶证上的车牌号及车牌颜色、银行托收扣费账户、从国标ETC车载单元OBU获取的车牌号及车牌颜色之间的匹配绑定关系；

B.设置车位型路侧设备RSE，如图4所示，安装于取得最佳射频通讯效果的顺向停车路边一侧车辆后视镜附近的路牙位置，使用2车位路侧设备RSE抓拍1车位上车辆尾部车牌/车位图像；

C.设置车辆检测器，如图4所示，安装于车位上以对车辆的存在与否进行检测判断，然后通过无线连接方式把车辆到达或离开信息传输给上述相关车位型路侧设备RSE；

D.所述相关车位型路侧设备RSE获得1车位的车辆检测器1的车辆到达信息后，2车位路侧设备RSE启动视频抓拍以采集车牌/车位图像，1车位路侧设备RSE也同时启动微波射频通讯器及安全访问模块以获取车辆上安装的国标ETC车载单元OBU的车牌号及车牌颜色，然后把对1车位的采集信息，包括：车辆到达时间、车牌/车位图像及从OBU获取的车牌号及车牌颜色分别传输给所述后端系统；

E.所述后端系统收到所述相关车位型路侧设备RSE的车位采集信息后，开始进行停车计时后续处理，包括可对车牌/车位图像进行车牌识别和/或车位占位识别处理；

F.当后端系统4从1车位路侧设备RSE间接获得车辆检测器1车辆离开信息后，立即进行停车计费、收费及银行结算处理，从而完成一笔停车电子收费交易。

参照图1所示，本实施例一种停车电子收费系统，其具体实施包括：车位型路侧设备RSE 1，车辆检测器2，国标ETC车载单元OBU 3，后端系统4；车辆检测器2与车位型路侧设备RSE 1无线相连；车位型路侧设备RSE 1与国标ETC车载单元OBU 3无线相连，与后端系统4无线相连；车位型路侧设备RSE 1，是一种基于车位与国标ETC车载单元OBU 3进行射频通讯以获取到车牌号及车牌颜色、能现场抓拍车牌/车位图像以作收费佐证的专用设备，由图2根据本实施例演变的图5所示，包括：太阳能自供电管理单元18、处理器1020、微波射频通讯器111及其收发天线112、联机数据通讯接口121及其收发天线122、补光灯及其控制单元193、图像传感器组件191及安全访问模块14；处理器1020与所述微波射频通讯器111、联机数据通讯接口121、图像传感器组件191和补光灯及其控制单元193有线连接，安全访问模块14与处理器1020有线相连，太阳能自供电管理单元18与车位型路侧设备RSE 1内其它部件电连接；车辆检测器2，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否进行检测判断，并通过433MHz无线通讯方式提供车辆到达或离开信息到车位型路侧设备RSE 1；国标ETC车载单元OBU 3为符合国家相关标准要求而发行并安装于车上的车辆信息化电子设备；后端系统4，主要用于接收及汇总收费车位上车位型路侧设备RSE 1及车辆检测器2所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时收费、银行结算处理；数据处理包括对未进行现场识别的车牌/车位图像进行车牌识别及车位占位识别处理，以进一步对占位物体作出视频分析，排除单车、两轮电动车等影响收费准确性的干扰，使得系统功能更为完备与智能。

进一步地，如图5所示，本实施例中的处理器1020，出于功耗考虑，由微处理器10及单核DSP数字信号处理器20构成；

微波射频通讯器111及其收发天线112，是微处理器10与车辆检测器2、国标ETC车载单元OBU 3进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，包括：5.8GHz收发及唤醒器1111及其收发天线1121、433MHz收发器1113及其收发天线1123。

联机数据通讯接口121，是微处理器10与后端系统4进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，作为最优，选用GPRS通讯模块1211及其收发天线1221用于外联。

补光灯及其控制单元193，为红外光LED所组成的照明灯及其驱动控制电路；图像传感器组件191，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为单核DSP数字信号处理器20采集图像所需信号的一系列部件，图像传感器选用CMOS图像传感器。

安全访问模块14，用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或脱机完成金融交易，本实例选用PSAM消费安全访问模块并与微处理器10有线连接。

太阳能自供电管理单元18，用于对内部各负载供电，如图3所示，包括：太阳能电池板151、能量采集与充放电控制电路155、储能器件与稳压电路156；能量采集与充放电控制电路155的输入端与太阳能电池板151有线相连，输出端与储能器件156及稳压电路157的输入端有线相连，稳压电路157的输出端与车位型路侧设备RSE 1内部各负载电连接。

实施例二、使用国标电子车牌RFID用于路边停车电子收费

其实现方法包括如下步骤：

A.设置后端系统，用于停车电子收费注册登记、停车计时收费数据处理及银行结算；所述注册登记主要是建立收费车辆行驶证上的车牌号及车牌颜色、银行托收扣费账户、从国标电子车牌RFID获取的车牌号及车牌颜色之间的匹配绑定关系；

B.设置车位型路侧设备RSE，如图4所示，安装于取得最佳射频通讯效果的顺向停车路边一侧车辆后视镜附近的路牙位置，使用2车位路侧设备RSE抓拍1车位上车辆尾部车牌/车位图像；

C.设置车辆检测器，如图4所示，安装于车位上以对车辆的存在与否进行检测判断，然后通过无线连接方式把车辆到达或离开信息传输给后端系统4；

D.相关车位型路侧设备RSE从后端系统4间接获得1车位的车辆检测器1的车辆到达信息后，2车位路侧设备RSE启动视频抓拍以采集车牌/车位图像，并现场进行车牌识别及车位占位识别处理，以进一步对占位物体作出视频分析，排除单车、两轮电动车等影响收费准确性的干扰，使得系统功能更为完备与智能，也减少了后端系统识别处理的工作负担，与此同时，1车位路侧设备RSE也同时启动微波射频通讯器及安全访问模块以获取车辆上安装的国标电子车牌RFID 3的车牌号及车牌颜色，然后把对1车位的采集信息，包括：车牌/车位图像及其识别结果，连同从国标电子车牌RFID 3获取的车牌号及车牌颜色分别传输给后端系统4；

E.后端系统4收到相关车位型路侧设备RSE的车位采集信息后，开始进行停车计时后续处理；

F.当后端系统4直接获得车辆检测器1车辆离开信息后，立即进行停车计费、收费及银行结算处理，从而完成一笔停车电子收费交易。

参照图1所示，本实施例一种停车电子收费系统，其具体实施包括：车位型路侧设备RSE 1，车辆检测器2，国标电子车牌RFID 3，后端系统4；车辆检测器2与后端系统4无线相连；车位型路侧设备RSE 1与国标电子车牌RFID 3无线相连，与后端系统4无线相连；车位型路侧设备RSE 1，是一种基于车位与国标电子车牌RFID 3进行射频通讯以获取到车牌号及车牌颜色、能现场抓拍车牌/车位图像并现场识别以作收费佐证及提高准确率的专用设备，由图2根据本实施例演变的图6所示，包括：外供电管理单元18、处理器1020、微波射频通讯器111及其收发天线112、联机数据通讯接口121及其收发天线122、补光灯及其控制单元193、图像传感器组件191及安全访问模块14；处理器1020与所述微波射频通讯器111、联机数据通讯接口121、图像传感器组件191和补光灯及其控制单元193有线连接，安全访问模块14与微波射频通讯器111有线相连，外供电管理单元18与车位型路侧设备RSE 1内其它部件电连接；车辆检测器2，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否进行检测判断，并通过NB-IOT通讯模块121及其收发天线1221提供车辆到达或离开信息到后端系统4；国标电子车牌RFID 3为符合国家相关标准要求而发行并安装于车上的车辆信息化电子设备；后端系统4，主要用于接收及汇总收费车位上车位型路侧设备RSE 1及车辆检测器2所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时收费、银行结算处理。

进一步地，如图6所示，由于有外部供电，本实施例中的处理器1020由微处理器10及双核DSP数字信号处理器20构成，以增强现场图像分析来进一步提高系统鲁棒性。

微波射频通讯器111及其收发天线112，是微处理器10与国标电子车牌RFID 3进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，为840-845MHz和/或920-925MHz国标电子车牌RFID无线通讯协议处理器1112及其收发天线1122。

联机数据通讯接口121，是微处理器10与后端系统4进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，作为最优，选用UART有线数据通讯接口1211用于外联。

补光灯及其控制单元193，为红外光LED所组成的照明灯及其驱动控制电路；图像传感器组件191，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为单核DSP数字信号处理器20采集图像所需信号的一系列部件，图像传感器选用CMOS图像传感器。

安全访问模块14，用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或脱机完成金融交易，本实例选用可内置于微波射频通讯器111的包含授权密钥在内的安全访问软硬件模块，专用以获取国标电子车牌RFID 3内的车牌号及车牌颜色，是完成停车电子收费的核心功能部件。