高速公路不停车收费系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及公路收费系统领域，尤其是一种高速公路不停车收费系统。
【背景技术】
[0002] 近年来随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，机动车辆数量也随着剧增。城 市交通的通畅问题影响着方方面面，比如影响整个城市整体的发展；拥塞的交通会对环境 产生影响，原因是不能及时同行的车辆，运行发动机的噪音和向空气中排放的各种有害气 体对周围环境造成的影响；交通拥挤导致时间延误，交通事故增多，燃油耗上升，交通拥堵 问题迫在眉睫，城市交通拥堵问题已经成为制约城市发展的瓶颈。
[0003] 由于电子技术、通信技术、计算机和自动控制技术等学科的飞速发展，为智能交通 系统的实现打下了坚实的技术基础，城市智能交通系统是面向全市的交通进行的数据监 测，交通信号灯控制与交通诱导的计算机控制系统，是现代化城市交通监控指挥系统中最 重要的组成部分。现有技术中的高速公路收费站，大多数都需要车辆停下来收费，在车辆集 中时段，容易造成车辆拥堵，耽误车主宝贵的时间。也有采用ETC电子不停车收费系统，只 是车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入并自动扣费，是国际上正在 努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。但是，这种ETC电子不 停车收费系统需要实现在车辆上安装车载设备，导致用户侧的成本较高，而且，现有的ETC 电子收费系统对于车辆的定位都是采用WiFi定位和通信，其采取的定位算法也是传统的 RSSI定位算法，其定位不准确，经常发生定位错误，导致道闸不开启，而且检测速度以及交 互和认证速度较慢，不能达到车辆快速通过收费站的目的。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低且能够实现快速检测以及交互 和认证的高速公路不停车收费系统。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该高速公路不停车收费系统，包括 位于收费站的道闸以及用于控制道闸的控制器，还包括服务器、路测单元与手机客户端，所 述控制器与服务器相连，所述路测单元设置在收费站入口道路的两侧，所述路测单元包括 WiFi模块与iBeacon接收模块，所述手机客户端具有iBeacon发射模块、WiFi通信模块、车 辆信息记录模块，所述服务器具有扣费模块；
[0006] 所述路测单元的WiFi模块周期性的发送SSID，所述手机客户端的WiFi通信模 块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的 SSID，此时WiFi通信模块发送指令给车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通 信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接 收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费；
[0007] 所述手机客户端的iBeacon发射模块周期性的发送蓝牙信号，iBeacon接收模块 实时检测iBeacon发射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi模块转发给服务器，月艮 务器根据接收到的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测 单元之间的距离达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭。
[0008] 进一步的是，所述服务器根据接收到的RSSI值采用如下计算方式计算手机客户 端与路测单元之间的距离，具体的计算方式如下所述：
[0009] A、对接收到第i个时刻的RSSI值Yi进行Gaussian滤波处理得到Ft.，i = 0, 1··· n-1 ；
[0010] 8、将另进行Savitzky-Golay滤波处理得到$ ;
[0011] C、采用最大最小准则对g进行判断得到第i个时刻的yi，即设定门限概率值M， 将为值带入RSSI值的概率密度函数
其中μ =-69.977，O = 2. 14625,得到％值出现的概率值fy当t大于M时，Ji = Yi，当t小于M时，y ;= y ; 1;
[0012] D、将71值带入如下公式得到第i个时刻手机客户端与路测单元之间的距离，具体 公式如下所示：
[0013] (Ii= a (^a1Cos (Yi* ω) +I^1Sin (Yi* ω) +a2cos (2*}^* ω) +b2sin (2*}^* ω)
[0014] 其中a。，a2, bp b2，ω为第i时刻的参数值，第i时刻的a。，a2, bp b2，ω参 数值采用如下计算方式得出：
[0015] 设定 a。，a!，a2, b!，b2，ω 的初始值为 a。= 6. 014, a != 7. 005, a 2= 1. 738, b != I. 551，b2= 0· 1173, ω = 〇· 02727 ;
[0016] 将第i-1时刻得到的a2, bp b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i时 刻的a。，所述方程如下所述：
[0018] 将第i-Ι时刻得到的a。，a2, bp b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i时 刻的％，所述方程如下所述：
[0020] 将第i-Ι时刻得到的a。，&1，a2, b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i时 刻的h，所述方程如下所述：
[0022] 将第i_l时刻得到的a。，&1，bp b2, ω，yi i，山丨代入以下方程中，求解得到第i时 刻的a2，所述方程如下所述：
[0024] 将第i_l时刻得到的a。，&1，a2, bp ω，yi i，山丨代入以下方程中，求解得到第i时 刻的b2，所述方程如下所述：
[0026] 将第i-Ι时刻得到的a。，&1，a2, bp b2, yi p Cl1丨代入以下方程中，求解得到第i时 刻的ω，所述方程如下所述：
[0028] 进一步的是，对接收到的第i个时刻的RSSI值Yi进行Gaussian滤波处理的具体 过程如下：将Y1带入如下公式求得，所述公式如下所示：
α是Gaussian随机数标准差的导数，N为常数。
[0031] 进一步的是，所述N = 5。
[0032] 进一步的是，将云进行Savitzky-Golay滤波处理得到的具体过程如下：将瓦.带 入如下公式求得i，所述公式如下所示：
[0034] 进一步的是，所述门限概率值M为0· 15。
[0035] 本发明的有益效果：该高速公路不停车收费系统在工作时，WiFi模块周期性的发 送SSID，司机随时携带的手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指 定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，则表示手机客户端进入了收费 站入口区域，由于手机客户端被司机随时携带，也就表示车辆进入了收费站入口区域，此时 WiFi通信模块发送指令给车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信模块发 送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的车 辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块实时检测iBeacon发射模块 发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI 值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设 值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭，车辆便可以通过收费站，整个过程自动完 成，司机无需任何操作，由于现有的手机都具有iBeacon功能、WiFi通信功能以及信息记录 功能，因此，只需在现有的手机上安装一个控制软件即可，用户无需增加任何附件硬件，这 样就降低了用户的使用成本，易于推广，其次，该高速公路不停车收费系统采用iBeacon实 现定位，WiFi实现数据传输，二者互不干扰，由于iBeacon的定位精度高，WiFi通信的传输 速率高，而且手机客户端只需发射蓝牙信号即可，无需进行蓝牙信号数据的处理转发，使得 整个系统能够实现更加快速的检测以及交互和认证，且定位精度高，认证通过率高，误检概 率低。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明的高速公路不停车收费系统的逻辑结构框图；
[0037] 图2是经过Gaussian滤波以及Savitzky-Golay滤波以后的RSSI效果图；
[0038] 图3为采用最大最小准则判断后的RSSI效果图；
[0039] 图4为根据本发明计算方法得到的手机客户端与路测单元之间的距离与采用传 统方法计算得到的手机客户端与路测单元之间的距离效果对比图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明进行详细的描述
[0041] 如图1所示，本发明所述的高速公路不停车收费系统包括位于收费站的道闸以及 用于控制道闸的控制器，还包括服务器、路测单元与手机客户端，所述控制器与服务器相 连，所述路测单元设置在收费站入口道路的两侧，所述路测单元包括WiFi模块与iBeacon 接收模块，所述手机客户端具有iBeacon发射模块、WiFi通信模块、车辆信息记录模块，所 述服务器具有扣费模块；所述路测单元的WiFi模块周期性的发送SSID，所述手机客户端的 WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含 有指定的SSID，此时WiFi通信模块发送指令给车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收 到WiFi通信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务 器根据接收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费；所述手机客户端的iBeacon 发射模块周期性的发送蓝牙信号，iBeacon接收模块实时检测iBeacon发射模块发送的蓝 牙信号的RSSI值并通过WiFi模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI值计算手机 客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设值时，服务 器发送指令给控制器控制闸道的开闭。该高速公路不停车收费系统在工作时，WiFi模块周 期性的发送SSID，司机随时携带的手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是 否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，则表示手机客户端进入 了收费站入口区域，由于手机客户端被司机随时携带，也就表示车辆进入了收费站入口区 域，此时WiFi通信模块发送指令给车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信 模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收 到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块实时检测iBeacon发 射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到 的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离 达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭，车辆便可以通过收费站，整个过 程自动完成，司机无需任何操作，由于现有的手机都具有iBeacon功能、WiFi通信功能以 及信息记录功能，因此，只需在现有的手机上安装一个控制软件即可，用户无需增加任何附 件硬件，这样就降低了用户的使用成本，易于推广，其次，该高速公路不停车收费系统采用 iBeacon实现定位，WiFi实现数据传输，二者互不干扰，由于iBeacon的定位精度高，WiFi 通信的传输速率高，而且手机客户端只需发射蓝牙信号即可，无需进行蓝牙信号数据的处 理转发，使得整个系统能够实现更加快速的检测以及交互和认证，且