一种能精确定位车辆和动态设置通信区域的etc系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子不停车收费(ETC)技术领域，尤其涉及一种能精确定位车辆和动态设置通信区域的ETC系统。
【背景技术】
[0002]不停车收费系统(又称Electronic Toll Collect1n，简称ETC系统)是20世纪90年代后期出现的高新技术产品，是目前世界上最先进的收费系统。不停车收费系统是利用专用短程微波通讯(DSRC，Dedicated Short Range Communicat1n)技术，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签(0BU，0n-Board Unit)与安装在收费站ETC车道上的微波天线进行信息交换，实现车辆信息识别，采用电子支付方式自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式，从而整个收费过程无须停车取票和交费，大大缩短了车辆的过站时间，提高了车道通行能力，加快了通行车速，降低了油耗和污染。最近几年，随着交通和环境压力猛增及国家相关部委政策出台，ETC产业的发展迅猛，全国各地ETC车道数量增长迅速，在2015年底基本实现全国ETC联网。然而，当前的ETC系统仍然存在不少问题，主要体现在以下几个方面:
[0003](I)目前ETC系统一般采用环形线圈检测器检测和定位车辆以及触发天线唤醒、摄像机抓拍、自动栏杆降杆等动作，而环形线圈检测器存在许多缺陷:首先环形线圈检测器定位精度不够高。因为检测车辆有效长度约等于车辆长度与线圈宽度的和，在车辆长度差别较大的情况，对有效长度范围内都判断为有车显然造成较大误差，而这必将对ETC系统的精确定位和及时响应有较大影响。而且不同车辆的底盘高度相差较大，使得环线线圈检测器顾此失彼，很难兼顾底盘高低相差太大的车型，特别是底盘较高的大型车会由于车身材料分布不均匀引起线圈频率变化不稳定而造成误检。另外，车辆经过不同线圈边缘或者邻近车道车辆靠近经过线圈时，也会发生“误触发”。对于多线圈检测系统，不同感应线圈之间存在相互干扰，相邻线圈的设置需要有一定的距离，占用空间较大，导致车辆定位只能是间断的几个区域，而且线圈往往响应缓慢，导致对车辆定位不准确，在车流拥堵车间距小于3m时其检测精度大幅下降。其次，线圈检测器的安装和维护比较困难，还需要中断交通，影响路面寿命，并且线圈很容易被重车和路面施工等损坏。最后，线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响。
[0004](2)现有技术中通过分析多个接收天线接收到OBU信号功率的不同来计算OBU的位置信息，该方法受OBU发射天线方向性以及受定位接收天线一致性和天线安装角度的影响，定位误差较大。另外，目前对于无OBU的车辆的定位局限于车辆检测器，定位精度不高。
[0005](3)目前的ETC车道由于通信覆盖区域范围及标签灵敏度的差异，当通信区域设置过长时存在多辆车同时处于天线通信区内的情况，若前端的车辆不能正常交易而后车可进行交易，就会出现前车被放行而后车被拦截的错误，导致交易成功率不高以及跟车干扰;当通信区域设置过短时，对于电子标签不够灵敏或车速过快的车辆，交易失败率较大，同时大大降低了 ETC车道的通行速度及效率。另外，由于受到车主驾驶行为习惯和收费广场道路环境的影响，车辆在ETC车道上异常穿插的现象屡见不鲜，这种穿插行为若未能给予准确识别和妥善处理，极易导致车辆误放、逃费，对ETC车道的正常运营造成影响。
[0006](4)由于ETC车道是一条专用、快速的车道，车辆通行的便捷和畅通是其优越性的一大体现。但实际应用中，由于盲区、交易区间小等问题的存在，容易导致车辆出现交易不畅或未能完成交易等情况，车道的通行效果不佳，目前ETC车道通行车速一般只能保持在20km/h以内，这不能很好的解决高速公路的拥堵情况。
[0007]专利号为CN102565758A的中国实用新型专利公开了“ETC系统中车载单元的定位装置和方法”，该实用新型通过至少两个不同位置的天线接收到同一车载单元微波信号的起始时间及位置信息来确定该车载单元的位置信息，虽然能使定位精度不受车载单元发射天线性能和定位接收天线一致性的影响，提高定位精度，但该实用新型需要采用多个天线增大了成本和复杂度，且只能定位ETC车辆位置，不能解决非ETC车辆进入ETC车道的处理问题。专利号为CN103456047A的中国实用新型专利公开了 “基于车辆动态检测技术的电子不停车收费车道系统及方法”，该实用新型根据传统的车辆检测传感器反馈的车辆位置信号和微波反馈的信号构建车辆队列信息，可以进一步提高对车队的整体处理效率，提高对车辆异常通行行为捕捉的准确性和及时性，但是传统的车辆检测器，特别是环形线圈检测器，数量较多，安装和布设复杂困难，对车辆定位的精度还有待进一步提高。专利号为CN103021035A的中国实用新型专利公开了 “一种使用激光雷达的长通信区域电子不停车收费系统”，该实用新型确实能够保证一定程度的车辆通行速度和交易成功率，降低跟车干扰几率，但由于通信区域固定，无法自适应不同OBU灵敏性和车辆速度，通信区域内还是可能存在多辆车辆而出现跟车干扰。
[0008]因此，在充分考虑和分析现有ETC系统存在的问题基础上，本实用新型公开了一种精确定位车辆和动态设置通信区域的ETC系统及方法，可有效解决现有的上述问题。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种能精确定位车辆和动态设置通信区域的ETC系统，可以全面解决因定位不准和通信区域限制造成的跟车干扰、邻道干扰、倒车和插队问题、交易成功率不高以及通行车速过低的问题。
[0010]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0011]—种能精确定位车辆和动态设置通信区域的ETC系统，包括主控机以及与其相连的路侧读写设备、车牌识别设备、信息显示设备、自动栏杆，其特征在于:还包括与主控机相连的激光扫描仪，所述激光扫描仪通过安装支架布设在ETC车道上方，并使其扫描区域平面平行于车道行车方向，用于获取实时车辆定位信息、车辆纵向轮廓信息;所述路侧读写设备包括通过安装支架布设在ETC车道上方或者侧装在与所述安装支架同一横向位置的收费岛上的通信天线和天线控制器，所述天线控制器与通信天线及主控机电路相连;所述主控机用于通过结合所述实时车辆定位信息、车辆纵向轮廓信息、通信天线对OBU的定位信息所确定的车辆OBU所在位置控制天线控制器触发通信天线动态设置通信区域，使投射到车道的通信区域的长度与通信车辆的实时车辆定位信息、车辆纵向轮廓信息相匹配，并完成车辆队列构建和车型识别以及有效OBU车辆的交易、无效OBU车辆和无OBU车辆的辨识。
[0012]本方案中所述激光扫描仪获取的实时车辆定位信息可作为通信天线触