一种基于自由流的北斗定位车载终端及其稽查方法与流程

1.本发明涉及车载终端技术领域，具体涉及一种基于自由流的北斗定位车载终端及其稽查方法。


背景技术：

2.目前，我国的高速公路收费主要采取的是人工半自动收费(mtc)和电子不停车收费(etc)两种模式。由于此两种收费模式是通过标识点、出入口信息实现最短路径计费，因此无法精确还原出车辆的行驶路径，由此产生了偷逃通行费、收取通行费不准确等问题。
3.自由流收费是利用卫星定位技术进行公路收费的业务模式，即要求车辆安装gps等定位终端，在收费公路上不减速自由通行，通过车载gps定位终端上报的位置信息，判断车辆的实际行驶轨迹，以此作为收费依据来实现不停车精准收费。另外，当前我国自主研发的北斗卫星定位技术在民用方面的车载定位技术中得到了广泛的应用，因此我国正在积极开展基于北斗定位的自由流收费研究。然而，自由流收费模式仍然不能避免车辆偷逃通行费现象的出现，这也成为一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于自由流的北斗定位车载终端及其稽查方法，通过高精度的北斗定位技术，实现对各级道路上的通行车辆的精准计费，还能针对一些偷逃通行费的违法行为进行稽查。
5.本发明的技术方案为：
6.一种基于自由流的北斗定位车载终端，包括内部固定有双面电路板的壳体；所述双面电路板的正面设有北斗定位芯片、flash存储器，背面设有中央处理模块、rfid感应模块、具有sim卡槽的通信模块、电源模块、北斗定位天线；所述中央处理模块分别与所述北斗定位芯片、flash存储器、rfid感应模块、通信模块电连接，所述北斗定位芯片与所述北斗定位天线电连接；所述通信模块连接有置于所述车载终端内部的通信天线；所述电源模块包括连接于所述双面电路板背面的外接电源线，所述外接电源线用以连接车载电源，为所述车载终端供电；
7.所述rfid感应模块为有源的电子标签；所述电子标签包括rfid芯片、rfid天线、内置电池；所述电子标签工作时所需能量由所述电源模块提供，当所述电源模块不供电时，由所述内置电池提供。
8.优选的，所述北斗定位芯片为型号为td1030的高精度定位芯片。
9.优选的，所述通信模块包括4g cat1通信单元和蓝牙通信单元，所述通信天线包括4g天线和蓝牙天线；所述4g cat1通信单元和蓝牙通信单元分别通过mcx接口与所述4g天线和蓝牙天线电连接。
10.优选的，所述中央处理模块为mcu，内置有256kb flash和128kb sram，工作频率为120mhz。
11.优选的，所述壳体由两个相互配合的pvc塑料壳上下紧密扣接而成；所述壳体的背面中部有一突出部，所述突出部的高度为0.5cm。
12.优选的，所述双面电路板的正面还设有指示灯，用于指示电源、车辆定位以及通信状态；在车载电源、车辆定位、通信均为正常情况下，所述指示灯绿光常亮；在车辆定位、通信均为异常情况下，所述指示灯红光常亮；在车辆定位正常、通信异常情况下，所述指示灯红光闪烁1秒；在通信正常、车辆定位异常情况下，所述指示灯红光闪烁3秒。
13.本发明提供一种基于自由流的北斗定位车载终端的稽查方法：
14.所述rfid芯片用于主动发送所述车载终端的rfid数据，并通过固定于特定稽查点的rfid读写器将数据发送至稽查系统；通过稽查系统能否正常获取到所述rfid芯片中的rfid数据，结合所述北斗定位芯片获取的车辆位置信息、超算平台所显示的所述车载终端的工作状态，可判断车辆或所述车载终端目前所处状态。
15.优选的，当目标车辆行驶到特定稽查点附近，在稽查系统不能正常获取到所述rfid芯片中的rfid数据前提下，由于所述北斗定位芯片是实时获取车辆的位置信息，并每3秒钟通过所述通信模块上传一次定位信息给超算平台，因此，如果平台中目标车辆的最后一次北斗定位信息与车辆目前所处位置不一致，表明平台中的定位信息停留在所述车载终端被拆卸前，可判断所述车载终端被私自拆卸。因为所述车载终端一经拆卸，即为不可用状态，所有模块均不能正常工作。在稽查系统能正常获取到rfid数据前提下，第一种情形，如果超算平台中目标车辆的最后一次北斗定位信息与车辆目前所处位置不一致，且通过平台查看发现所述车载终端的工作状态没有显示为正常状态，而车辆在行驶中，车载电源必定有电，可判断所述车载终端异常断电；第二种情形，通过超算平台查看得知所述车载终端的工作状态显示为正常状态，表明此时车载电源正常供电，如果目标车辆在距离稽查点300米之外，平台能接收到北斗定位信息，可判断所述车载终端的定位正常，如果在300米之外平台不能接收到定位信息达到5次以上，表明北斗卫星发射的信号已被屏蔽，导致所述北斗定位芯片不能实时获取车辆的位置信息，可判断目标车辆伪造北斗定位信息，该车辆的定位信息停留在北斗信号被屏蔽之前。
16.与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
17.(1)本发明通过采用高精度的北斗定位芯片，可以实现对车辆在各级道路上行驶时的精确定位，将该位置信息数据发送到中央处理模块进行分析处理后，由中央处理模块通过通信模块将定位信息发送给超算平台进行车辆行驶轨迹的判断，以准确计量车辆通行费，使本发明能够应用于公路自由流收费业务。
18.(2)本发明通过增设rfid感应模块，使得本发明可针对车载终端的私自拆卸、异常断电，以及伪造车辆北斗位置信息等涉及到偷逃通行费的违法行为进行稽查。
19.(3)本发明通过单一车载终端集成了北斗定位和cat1通信，同时将车载终端与北斗定位天线、通信天线集成在一起，极大地方便了用户安装。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，并不对本发明的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说
明来使用。
21.图1为本发明的双面电路板正面结构俯视示意图；
22.图2为本发明的双面电路板背面结构俯视示意图。
23.图中：双面电路板1、北斗定位芯片2、指示灯3、flash存储器4、北斗定位天线5、rfid感应模块6、中央处理模块7、通信模块8、外接电源线9。
具体实施方式
24.为了更好理解本发明技术内容，下面将结合本发明中的附图，提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
25.一种基于自由流的北斗定位车载终端，包括内部固定有双面电路板1的壳体。壳体由两个相互配合的pvc塑料壳上下紧密扣接而成；壳体的背面中部有一突出部，突出部的高度为0.5cm。突出部上贴有车辆专用的3m胶，用于安装车载终端。双面电路板1的正面设有北斗定位芯片2、flash存储器4，背面设有中央处理模块7、rfid感应模块6、具有sim卡槽的通信模块8、电源模块、北斗定位天线5；中央处理模块7分别与北斗定位芯片2、flash存储器4、rfid感应模块6、通信模块8电连接，北斗定位芯片2与北斗定位天线5电连接；通信模块8连接有置于车载终端内部的通信天线。电源模块包括连接于双面电路板1背面的外接电源线9，外接电源线9用以连接车载电源，为车载终端供电。在车载电源对车载终端进行供电时，电压会经过dcdc电路降压至4.2v；另外dcdc电路连接有充电电路，在车载电源供电的同时可以通过充电电路自动给电子标签的内置电池充电。
26.本发明的rfid感应模块6为有源的电子标签；电子标签包括rfid芯片、rfid天线、内置电池；电子标签工作时所需能量由电源模块提供，当电源模块不供电时，由内置电池提供。
27.在电源模块对车载终端供电情况下，电子标签依靠电源模块供电，当电源模块不供电时(即车载终端异常断电时)，此时中央处理模块7、北斗定位芯片2、flash存储器4、通信模块8均无法工作，电子标签则由内置电池为其供电，以保证rfid芯片在车载终端异常断电时仍然可以正常发送数据。
28.rfid芯片可以在公开市场上进行购买，在设计有源电子标签时可以根据需求进行选择，并以此选择相匹配的rfid天线，以保证电子标签的性能不受影响。本发明所采用的rfid芯片发送的电信号频率范围为127mhz-1020mhz，涵盖了超高频uhf频段；具有ook、(g)fsk、(g)msk等三种调制解调方式，可根据不同的需求进行相应的设置；数据传输速率的范围为0.5kbps-300kbps。rfid芯片通过spi接口与中央处理模块7电连接，进行频率、调制解调方式、数据传输速率的设置，并进行数据交互。
29.优选的，北斗定位芯片2为型号为td1030的高精度定位芯片。通过使用该型号的高精度定位芯片，结合北斗地基增强基准站进行纠偏，能达到厘米级定位精度，实现车道级定位，能更好的区分出高速公路、国省县道、旅游公路等不同道路功能与等级的道路，以及复杂的立交转弯情况，实现精确计量通行车辆的道路通行费。
30.优选的，通信模块8包括4g cat1通信单元和蓝牙通信单元，通信天线包括4g天线和蓝牙天线；4g cat1通信单元和蓝牙通信单元分别通过mcx接口与4g天线和蓝牙天线电连接。通过4g cat1通信单元和4g天线可以实现车载终端与超算平台的数据交互；通过蓝牙通
信单元和蓝牙天线可以实现对车载终端的配置和设定，为车载终端提供更多的扩展功能。
31.优选的，中央处理模块7为mcu，内置有256kb flash和128kb sram，工作频率为120mhz。flash存储器4的存储容量为32mb，可以存储较长时间的历史数据，方便追溯。
32.优选的，双面电路板1的正面还设有指示灯3，用于指示电源、车辆定位以及通信状态；在车载电源、车辆定位、通信均为正常情况下，指示灯3绿光常亮；在车辆定位、通信均为异常情况下，指示灯3红光常亮；在车辆定位正常、通信异常情况下，指示灯3红光闪烁1秒；在通信正常、车辆定位异常情况下，指示灯3红光闪烁3秒。
33.本发明提供一种基于自由流的北斗定位车载终端的稽查方法：
34.rfid芯片通过rfid天线主动发送某一设定频率的电信号，固定于特定稽查点的rfid读写器会进行电信号数据的读取以及解码处理，然后将数据发送至稽查系统，稽查系统即可获取该目标车辆车载终端的rfid数据。rfid芯片存储的数据有终端序列号和车辆信息，车辆信息包括车牌号码、车辆类型、车辆品牌、车辆款型、车辆轴数、车辆排量等。通过稽查系统能否正常获取到rfid芯片中的rfid数据，结合北斗定位芯片2获取的车辆位置信息、超算平台所显示的车载终端的工作状态，可判断车辆或车载终端目前所处状态。
35.优选的，当目标车辆行驶到稽查点附近，在稽查系统不能正常获取到rfid芯片中的rfid数据前提下，由于北斗定位芯片2是实时获取车辆的位置信息，并每3秒钟通过通信模块8上传一次定位信息给超算平台，因此，如果平台中目标车辆的最后一次北斗定位信息与车辆目前所处位置不一致，表明平台中的定位信息停留在车载终端被拆卸前，可判断车载终端被私自拆卸。因为车载终端一经拆卸，即为不可用状态，所有模块均不能正常工作。在稽查系统能正常获取到rfid数据前提下，第一种情形，如果超算平台中目标车辆的最后一次北斗定位信息与车辆目前所处位置不一致，且通过平台查看发现车载终端的工作状态没有显示为正常状态，而车辆在行驶中，车载电源必定有电，可判断车载终端异常断电；第二种情形，通过超算平台查看得知车载终端的工作状态显示为正常状态，表明此时车载电源正常供电，如果目标车辆在距离稽查点300米之外，平台能接收到北斗定位信息，可判断车载终端的定位正常，如果在300米之外平台不能接收到定位信息达到5次以上，表明北斗卫星发射的信号已被屏蔽，导致北斗定位芯片2不能实时获取车辆的位置信息，可判断目标车辆伪造北斗定位信息，该车辆的定位信息停留在北斗信号被屏蔽之前。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。