基于路径识别系统的收费公路网交通信息采集与诱导系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及收费公路交通信息采集与诱导技术，尤其涉及基于路径识别系统的收 费公路网交通信息采集与诱导系统。
【背景技术】
[0002] 实时、高效、快捷、准确的交通信息采集与处理是保证收费公路正常运行的基础， 但不同的道路使用者和管理者对信息需求和实时性要求不一样。行驶中道路使用者需要实 时知道前方的交通状态和出行的旅行时间；收费管理部门需在收费公路入出口采集到行驶 车辆的轮数、轴数、车牌号、客车的车型、货车的轴重及总重、行驶的路径、行驶的距离和是 否作弊等信息，实现按行驶距离、按车型及重量收费；交通调查部门需采集路段分车型流 量、平均车速、平均行驶时间、平均行驶距离和标准轴载等信息，为交通规划宏观决策提供 支撑;交通管理部门需采集实时的车流量、车速、车流密度、旅行时间、行驶车辆的车牌号、 车牌颜色，判断车辆是否超速、超限、超载和有无交通事故及交通拥挤等信息，估计与预测 道路交通状态，为道路监控和公众交通信息服务提供数据支撑。
[0003] 当前，我国高速公路交通信息采集与处理的模式整体还处于低级水平，主要是利 用高速公路车道布设的车辆检测器，如线圈检测器、微波检测器和视频检测器等，仅能采集 到车流量和车速。因车辆检测器所采集信息单一，可靠性低，维护困难。信息采集不具有实 时性，且布设密度很低，远达不到高速公路管理的信息要求。
[0004] 目前我国高速公路几乎都是收费公路(本申请所说的收费公路是指有收费站的高 速公路），省域内实施了计算机联网收费，拆除了主线收费站。联网收费公路总里程有两千 至八千公里不等。为了解决路网如此庞大而复杂的多义性路径车辆识别的问题，实现按车 辆实际行驶距离、按车型或重量进行精确收费与精确拆分的目的，目前四川、浙江和广东已 成功实施了基于RFID技术的多义路径识别系统，目前使用情况良好。同时，2015年我国高速 公路电子不停车收费(ETC)已实现全国联网，已有2100余万用户实现一卡畅行全国，ETC收 费已成为高速公路收费的主流方式。因此，采用国家标准规定的5.8GHz高速公路电子收费 频段实现ETC车辆和MTC车辆的路径标识将成为趋势。随着收费公路联网收费和车联网的快 速发展，由于实现车辆精确收费及拆分需要双频通行卡和0BU作为媒介，只需要根据采集信 息要求在收费公路上安装5.8G路径标识站，即可实现实时的交通信息采集，这将取代传统 的交通信息采集方式，充分体现了车联网中道路与车辆的信息交互方式，适应时代发展。
[0005] 为了节约人力成本、治理超载车辆和防止收费贪污，目前我国收费公路已普遍在 入口使用自动车型识别系统和车牌识别系统，实现自助发卡;在入口已开始安装计重设备， 防止超载车辆进入高速公路，危及高速公路的交通安全和道路设施安全;在出口已安装了 计重设备和车牌识别系统，实现按照重量收费和防止车辆换卡作弊。这样，收费公路出（入） 车道系统将采集到完善的与车有关的信息。
[0006] 目前针对于MTC用户(人工收费），四川、浙江和广东省实行的多义性路径识别系统 采用433MHz频段进行路径识别，433MHz频段属于长距离信息传输，绕射能力强，容易受到其 它频段信号的干扰，串标率高，导致路径识别失败率高。而且433MHz频段不是国家标准的高 速公路专用频段，不具有长远的应用前景。针对ETC用户多义性路径识别系统采用5.8GHz频 段，符合国家规定公路电子收费频段标准，但目前的路径识别系统采用433MHz和5.8GHz两 种不同的频段，需要在标识路段上安装两套不同频段的标识设备，增加了系统的建设成本， 浪费了建设资源，降低了系统的可靠性。同时，目前路径识别系统采用的是复合通行卡，需 要双频读写器各自读写入口信息和路径信息，容易出现读写卡时间长、读写卡失败率高、车 道通行能力降低和复合通行卡寿命短等问题，且无法实现将现有系统（非基于RFID技术的 多义性路径识别)平稳过渡到基于RFID技术的多义性路径识别系统。
[0007] 目前基于收费系统的交通信息采集与处理方式是通过将各收费道路出（入）口车 道系统采集的数据汇入联网收费中心进行集中处理，但高速公路路网庞大且复杂，仅能在 收费站出口获取的信息具有严重的滞后性，所能提供的交通信息对出行者基本没有价值， 一般用于事后统计分析。而且采用集中处理方式，对中心设备和网络要求极高，需上传式数 据量巨大，当路段出现断电断网或系统设备损坏情况时，容易出现大范围的数据缺失或信 息混乱。而本发明将收费公路出（入）口车道系统和5.8G路径标识站作为采集与处理云端， 通过分布式结构，能有效解决这些问题。
[0008] 目前基于云平台的交通信息采集主要是通过车载GPS或移动终端获取信息，主要 是针对城市路网中已有大量的出租车和公交巴士安装了车载GPS监控设备现状，而高速公 路网内这些车辆极少。而且车载GPS或移动终端只能获取部分车辆的状态信息，无法覆盖全 部行驶车辆获得所需信息，影响信息采集的准确性。
[0009] 目前交通信息发布方式主要是通过广播进行大范围的无差别播放，没有针对性， 广播的信息对大部分驾驶员是无用的。行驶过程中，道路使用者主要关心道路前方的交通 信息，而目前可变信息板价格昂贵，一般一个点造价至少需要40万元以上，收费公路网上极 少设置。目前我国收费公路还没有一个价廉的可实时提供准确有效诱导信息的平台。
[0010]本发明主要是基于目前高速公路联网收费系统和基于RFID技术的多义路经识别 系统的现状和存在的问题，基于不停车收费技术和车联网技术发展要求，提出一种低成本、 快捷、高准确性的基于收费公路多义性路径识别系统获得路网完整交通信息的信息采集与 诱导系统，能有效解决收费公路多义性路径识别、路网交通实时完整信息采集与处理和交 通信息提供等众多亟待解决的问题。
[0011]经检索发现，中国专利号为201410186194.9的名为"高速公路全功能路径识别收 费双源多频读写系统及方法"所公开的内容表明，其利用840-845MHZ或者920-925MHZ实现 ETC车辆和MTC车辆的路径识别，却没使用国家标准规定的5.8GHz频段，车辆与5.8G路径标 识站不能实现双向通信，无法接收标识站发送的交通信息，没有双频通行卡的蓝牙功能，不 能将实时交通信息中转给道路使用者。中国专利号为200710055079.8的名为"具有路径识 别功能的电子不停车收费系统"所公开的内容表明，虽然0BU和路侧标识单元之间的通讯采 用5.8GHz频段，但没有涉及MTC车辆的路径识别，0BU没有蓝牙功能，不能将实时交通信息中 转给道路使用者。中国专利号为201210143304.4的名为"一种具有交通信息统计功能的多 义性路径识别系统"所公开的内容表明，只涉及对0BU路径的标识和交通信息采集问题，但 仅包括某个路段某个时间点的交通流量信息、某车辆的速度信息、或某车辆经过某路段的 时间信息，采集的信息不完整，而且仅根据车载单元序号和时间戳计算，无法准确、有效的 提供高速公路所需的各种数据信息。而且路径识别不兼顾MTC车辆，OBU没有蓝牙功能，不能 将实时交通信息中转给道路使用者。中国专利号为201310145891.5的名为"一种基于ETC设 备实现交通状态采集的方法"所公开的内容表明，虽然获得了路段拥堵度、流量、行程时间 和行程速度信息，但仅采集到ETC车辆的信息，没有MTC车辆的信息采集与路径识别内容，而 且交通信息处理是根据车辆静态数据进行简单处理，不具有实时动态性，0BU没有蓝牙功 能，不能将实时交通信息中转给道路使用者。中国专利号为201210109000.6的名为"基于物 联网技术的道路交通信息云计算和云服务实现系统及方法"所公开的内容表明，其利用车 载GPS和云计算仅实现对道路服务水平和速度的估计。
【发明内容】
[0012]本发明主要基于ETC收费技术已成为我国收费公路主流收费方式，将逐步取代人 工收费趋势的现状，以及车联网和高速公路智能化发展需求，提出了一种将非接触1C卡 (13.56MHz)、RFID卡（5.8GHz)和蓝牙模块电路连成一个整体的双频通行卡；提出采用符合 国家公路电子收费专用频段5.8GHz的路径标识站为交通信息采集与处理云端，与ETC车辆 的0BU和MTC车辆的双频通行卡进行双向通信，实现路径标识、交通信息采集与处理和交通 信息的推送;提出利用双频通行卡和0BU内的蓝牙模块与车中多媒体终端无线连接，提供道 路前方交通信息;提出利用5.8G路径标识站和收费道路出入口收费车道系统采集的车辆入 出口数据和所经过的5.8G路径标识站数据，实现收费公路全信息采集与预测；同时5.8G路 径标识站作为云端，可时刻处理上游收费站和5.8G路径标识站获得的车辆信息，更及时地 进行局部范围内的信息处理与发布。
[0013]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0014] 基于路径识别系统的收费公路网交通信息采集与诱导系统，包括收费公路出、入 口收费车道系统、联网收费中心系统、5.8G路径标识站、5.8G路径标识站监控系统、MTC车辆 的双频通行卡、ETC车辆的0BU和非现金支付卡、车中多媒体终端和交通信息处理系统，其特 征在于:车辆在自由流状态下通过所述的5.8G路径标识站处，5.8G路径标识站用于与车内 的双频通行卡或0BU通过5.8GHz频段进行双向无线通信，接收双频通行卡或0BU内的信息， 并对这些信息进行存储、统计、估计与预测，发射标识信息和交通信息;所述的双频通行卡 或0BU用于接收并存储5.8G路径标识站发射的信息，并把交通信息通过内置无线传输模块 无线中转给车中多媒体终端;所述的交通信息处理系统用于通过5.8G路径标识站监控系统 把5.8G路径标识站实时采集与处理的信息和通过联网收费中心系统把收费公路出、入口收 费车道系统实时采集与处理的出、入口信息进行融合，结合历史数据进行统计、估计与预测 后将交通信息处理系统或5.8G路径标识站估计与预测的交通信息无线发送给处在需求位 置车辆中的车中多媒