基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法及车道收费系统与流程

本发明涉及公路收费数据处理，尤其涉及一种基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法及车道收费系统。

背景技术：

1、随着高速省界收费站的撤销，高速车道越来越容易出现车辆逃费的情况，从而导致高速车道的通行费严重流失。

2、目前，对于车辆逃费的情况，现有的稽核手段一般是事后稽核的手段，即当收费部门发现过去某一时长段内某一车道内出现收费异常的情况下才对该时长段内经过该车道的车辆进行稽核。然而，在实际生活中，采用事后稽核的方式，无法在车辆发生疑似偷逃费行为时及时向收费部门预警，容易导致后续很难稽核出需要追缴的车辆。可见，提出一种提高车辆逃费行为的分析准确性的技术方案显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法及车道收费系统，能够提高车辆逃费行为的分析准确性，有利于减少车道通行费的流失。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法，所述方法应用于车道收费系统中，所述车道收费系统包括前端和后端，所述方法包括：

3、当检测到车辆驶入车道的入口时，所述前端采集所述车辆的入口车辆信息以及所述车道上的车道设备对应的设备信息，并将所述入口车辆信息和所述设备信息发送至所述后端；

4、所述后端将所述入口车辆信息、所述设备信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到所述车辆的行驶情况模拟结果；

5、所述后端根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用，并将所述车辆的通行费用发送至所述前端；

6、所述前端检测所述车辆的费用支付情况，所述费用支付情况包括所述车辆执行费用支付操作或者所述车辆未执行费用支付操作；

7、当检测到所述车辆的费用支付情况为所述车辆执行费用支付操作时，所述前端检测所述车辆的实际支付费用；

8、所述前端根据所述车辆的实际支付费用及所述车辆的通行费用，分析所述车辆的行为，得到所述车辆的行为分析结果，所述行为分析结果用于表示所述车辆是否存在逃费行为。

9、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述后端根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用，包括：

10、所述后端接收所述前端发送的所述车辆的出口车辆信息；

11、所述后端将所述出口车辆信息、所述设备信息以及所述系统信息输入至所述数字孪生模型中进行行驶情况溯源，得到所述车辆的行驶情况溯源结果；

12、所述后端根据所述行驶情况溯源结果，对所述车辆的行驶情况模拟结果进行校验；

13、当校验通过时，所述后端根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用。

14、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

15、当校验不通过时，所述后端接收所述前端发送的所述车辆的监控信息集合，所述车辆的监控信息集合包括所述车辆的行驶车道的多个车道监控位置中每个所述车道监控位置对应的监控信息，所述监控信息包括视频信息和/或语音信息；

16、所述后端根据所述车辆的监控信息集合，判断所述车辆是否存在异常行驶行为；

17、当判断出所述车辆不存在异常行驶行为时，所述后端根据所述车辆的监控信息集合，对所述行驶情况模拟结果进行校准。

18、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

19、所述后端根据所述车辆的监控信息集合，分析所述车辆的实际行驶情况；

20、所述后端计算所述车辆的实际行驶情况与所述车辆的行驶情况模拟结果的相似度；

21、所述后端判断所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度是否大于或等于预设相似度；当判断出所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度大于或等于所述预设相似度时，触发所述后端执行所述的根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用的操作；

22、当判断出所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度小于所述预设相似度时，所述后端检测所述数字孪生模型的异常情况；

23、当检测到所述数字孪生模型的异常情况为所述数字孪生模型的模型输出结果异常时，所述后端根据所述实际行驶情况，对所述车辆的行驶情况模拟结果进行校准，得到校准后的行驶情况模拟结果；并触发所述后端执行所述的根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用的操作。

24、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述车道设备对应的设备信息包括所述车道设备的设备标识以及所述车道设备采集到的信息；

25、以及，所述后端将所述入口车辆信息、所述设备信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到所述车辆的行驶情况模拟结果，包括：

26、所述后端将所述入口车辆信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况分析，得到所述车辆的历史模拟行驶情况；

27、所述后端根据所述入口车辆信息包含的所述车辆的车辆标识，对所述设备信息进行关联分析，得到所述车道设备对应的关联信息，所述关联信息包括所述车道设备采集到的信息中与所述车辆标识的关联度大于或等于预设关联度的信息；

28、所述后端将所述入口车辆信息、所述设备信息以及所述关联信息输入至所述数字孪生模型中进行行驶情况分析，得到所述车辆的当前模拟行驶情况；

29、所述后端对所述车辆的历史模拟行驶情况以及所述车辆的当前模拟行驶情况进行综合分析，得到所述车辆的行驶情况模拟结果。

30、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，在所述前端根据所述车辆的实际支付费用及所述车辆的通行费用，分析所述车辆的行为，得到所述车辆的行为分析结果之后，所述方法还包括：

31、所述前端将所述车辆的行为分析结果发送至所述后端；

32、所述后端存储所述车辆的行为分析结果，并根据所述车辆的行为分析结果，判断所述车辆的当前条件是否满足预设的车辆放行条件；

33、当判断出所述车辆的当前条件满足所述车辆放行条件时，所述后端向所述前端发送针对所述车辆的车辆放行指令；

34、所述前端根据所述车辆放行指令，生成所述车辆对应的车道出口的车辆放行控制设备的放行控制参数；所述放行控制参数为控制所述放行控制设备执行车辆放行操作的参数。

35、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述后端根据所述车辆的行为分析结果，判断所述车辆的当前条件是否满足预设的车辆放行条件，包括：

36、所述后端根据所述车辆的入口车辆信息中包含的所述车辆的车辆标识，判断预先存储好的逃费车辆名单包含的多个逃费车辆的逃费车辆标识中是否存在所述车辆标识，以及判断所述车辆的行为分析结果是否用于表示所述车辆存在逃费行为，所述逃费车辆名单包括所有所述逃费车辆的逃费车辆标识以及每个所述逃费车辆的逃费情况，所述逃费情况包括相应逃费车辆的逃费次数以及相应逃费车辆的每次逃费金额；

37、当判断出所述逃费车辆名单的所有逃费车辆标识中不存在所述车辆标识，且判断出所述车辆的行为分析结果用于表示所述车辆不存在逃费行为时，所述后端确定所述车辆的当前条件满足预设的车辆放行条件；

38、当判断出所述逃费车辆名单的所有逃费车辆标识中存在所述车辆标识，或者判断出所述车辆的行为分析结果用于表示所述车辆存在逃费行为时，所述后端查询所述车辆绑定的支付账户的账户状态；

39、当所述车辆绑定的支付账户的账户状态为金额受限状态，且所述逃费车辆名单中与所述车辆标识相匹配的目标逃费车辆的目标逃费情况符合第一逃费情况时，所述后端确定所述车辆的当前条件满足预设的车辆放行条件；

40、当所述车辆绑定的支付账户的账户状态为金额不受限状态，或者所述逃费车辆名单中与所述车辆标识相匹配的目标逃费车辆的目标逃费情况符合第二逃费情况时，所述后端确定所述车辆的当前条件不满足预设的车辆放行条件。

41、本发明第二方面公开了一种车道收费系统，所述车道收费系统包括前端和后端，所述前端包括采集模块、第一发送模块、第一检测模块以及第一分析模块，所述后端包括模拟模块、计算模块以及第二发送模块，其中：

42、所述采集模块，用于当检测到车辆驶入车道的入口时，采集所述车辆的入口车辆信息以及所述车道上的车道设备对应的设备信息；

43、所述第一发送模块，用于将所述入口车辆信息和所述设备信息发送至所述后端；

44、所述模拟模块，用于将所述入口车辆信息、所述设备信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到所述车辆的行驶情况模拟结果；

45、所述计算模块，用于根据所述车辆的行驶情况模拟结果计算所述车辆所需支付的通行费用；

46、所述第二发送模块，用于将所述车辆的通行费用发送至所述前端；

47、所述第一检测模块，用于检测所述车辆的费用支付情况，所述费用支付情况包括所述车辆执行费用支付操作或者所述车辆未执行费用支付操作；

48、所述第一检测模块，还用于当检测到所述车辆的费用支付情况为所述车辆执行费用支付操作时，检测所述车辆的实际支付费用；

49、所述第一分析模块，用于根据所述车辆的实际支付费用及所述车辆的通行费用，分析所述车辆的行为，得到所述车辆的行为分析结果，所述行为分析结果用于表示所述车辆是否存在逃费行为。

50、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述计算模块根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用的方式具体包括：

51、接收所述前端发送的所述车辆的出口车辆信息；

52、将所述出口车辆信息、所述设备信息以及所述系统信息输入至所述数字孪生模型中进行行驶情况溯源，得到所述车辆的行驶情况溯源结果；

53、根据所述行驶情况溯源结果，对所述车辆的行驶情况模拟结果进行校验；

54、当校验通过时，根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用。

55、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述后端还包括第一接收模块、第一判断模块以及校准模块，其中：

56、所述第一接收模块，用于当校验不通过时，接收所述前端发送的车辆的监控信息集合，所述车辆的监控信息集合包括所述车辆的行驶车道的多个车道监控位置中每个所述车道监控位置对应的监控信息，所述监控信息包括视频信息和/或语音信息；

57、所述第一判断模块，用于根据所述车辆的监控信息集合，判断所述车辆是否存在异常行驶行为；

58、所述校准模块，用于当所述第一判断模块判断出所述车辆不存在异常行驶行为时，所述后端根据所述车辆的监控信息集合，对所述行驶情况模拟结果进行校准。

59、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述后端还包括第二分析模块以及第二检测模块，其中：

60、所述第二分析模块，用于根据所述车辆的监控信息集合，分析所述车辆的实际行驶情况；

61、所述计算模块，还用于计算所述车辆的实际行驶情况与所述车辆的行驶情况模拟结果的相似度；

62、所述第一判断模块，还用于判断所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度是否大于或等于预设相似度；当所述第一判断模块判断出所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度大于或等于所述预设相似度时，触发所述计算模块执行所述的根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用的操作；

63、所述第二检测模块，用于当所述第一判断模块判断出所述实际行驶情况与所述行驶情况模拟结果的相似度小于所述预设相似度时，检测所述数字孪生模型的异常情况；

64、所述校准模块，还用于当所述第二检测模块检测到所述数字孪生模型的异常情况为所述数字孪生模型的模型输出结果异常时，根据所述实际行驶情况，对所述车辆的行驶情况模拟结果进行校准，得到校准后的行驶情况模拟结果；并触发所述计算模块执行所述的根据所述车辆的行驶情况模拟结果，计算所述车辆所需支付的通行费用的操作。

65、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述车道设备对应的设备信息包括所述车道设备的设备标识以及所述车道设备采集到的信息；

66、以及，所述模拟模块将所述入口车辆信息、所述设备信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到所述车辆的行驶情况模拟结果的方式具体包括：

67、将所述入口车辆信息以及接收到的所述车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况分析，得到所述车辆的历史模拟行驶情况；

68、根据所述入口车辆信息包含的所述车辆的车辆标识，对所述设备信息进行关联分析，得到所述车道设备对应的关联信息，所述关联信息包括所述车道设备采集到的信息中与所述车辆标识的关联度大于或等于预设关联度的信息；

69、将所述入口车辆信息、所述设备信息以及所述关联信息输入至所述数字孪生模型中进行行驶情况分析，得到所述车辆的当前模拟行驶情况；

70、对所述车辆的历史模拟行驶情况以及所述车辆的当前模拟行驶情况进行综合分析，得到所述车辆的行驶情况模拟结果。

71、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一发送模块，还用于在所述第一分析模块根据所述车辆的实际支付费用及所述车辆的通行费用，分析所述车辆的行为，得到所述车辆的行为分析结果之后，将所述车辆的行为分析结果发送至所述后端；

72、以及，所述后端还包括存储模块以及第二判断模块，所述前端还包括生成模块，其中：

73、所述存储模块，用于存储所述车辆的行为分析结果；

74、所述第二判断模块，用于根据所述车辆的行为分析结果，判断所述车辆的当前条件是否满足预设的车辆放行条件；

75、所述第二发送模块，还用于当所述第二判断模块判断出所述车辆的当前条件满足所述车辆放行条件时，向所述前端发送针对所述车辆的车辆放行指令；

76、所述生成模块，用于根据所述车辆放行指令，生成所述车辆对应的车道出口的车辆放行控制设备的放行控制参数；所述放行控制参数为控制所述放行控制设备执行车辆放行操作的参数。

77、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二判断模块根据所述车辆的行为分析结果，判断所述车辆的当前条件是否满足预设的车辆放行条件的方式具体包括：

78、根据所述车辆的入口车辆信息中包含的所述车辆的车辆标识，判断预先存储好的逃费车辆名单包含的多个逃费车辆的逃费车辆标识中是否存在所述车辆标识，以及判断所述车辆的行为分析结果是否用于表示所述车辆存在逃费行为，所述逃费车辆名单包括所有所述逃费车辆的逃费车辆标识以及每个所述逃费车辆的逃费情况，所述逃费情况包括相应逃费车辆的逃费次数以及相应逃费车辆的每次逃费金额；

79、当判断出所述逃费车辆名单的所有逃费车辆标识中不存在所述车辆标识，且判断出所述车辆的行为分析结果用于表示所述车辆不存在逃费行为时，确定所述车辆的当前条件满足预设的车辆放行条件；

80、当判断出所述逃费车辆名单的所有逃费车辆标识中存在所述车辆标识，或者判断出所述车辆的行为分析结果用于表示所述车辆存在逃费行为时，查询所述车辆绑定的支付账户的账户状态；

81、当所述车辆绑定的支付账户的账户状态为金额受限状态，且所述逃费车辆名单中与所述车辆标识相匹配的目标逃费车辆的目标逃费情况符合第一逃费情况时，确定所述车辆的当前条件满足预设的车辆放行条件；

82、当所述车辆绑定的支付账户的账户状态为金额不受限状态，或者所述逃费车辆名单中与所述车辆标识相匹配的目标逃费车辆的目标逃费情况符合第二逃费情况时，确定所述车辆的当前条件不满足预设的车辆放行条件。

83、本发明第三方面公开了一种车道收费系统的前端，所述前端包括：

84、存储有可执行程序代码的存储器；

85、与所述存储器耦合的处理器；

86、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法。

87、本发明第四方面公开了一种车道收费系统的后端，所述后端包括：

88、存储有可执行程序代码的存储器；

89、与所述存储器耦合的处理器；

90、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法。

91、本发明第五方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的基于数字孪生的车辆逃费行为分析方法。

92、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

93、本发明实施例中，该方法应用于车道收费系统中，该车道收费系统包括前端和后端，其中，当检测到车辆驶入车道的入口时，前端采集车辆的入口车辆信息以及车道上的车道设备对应的设备信息，并将入口车辆信息和设备信息发送至后端；后端将入口车辆信息、设备信息以及接收到的车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到车辆的行驶情况模拟结果；后端根据车辆的行驶情况模拟结果，计算车辆所需支付的通行费用，并将车辆的通行费用发送至前端；前端检测车辆的费用支付情况，费用支付情况包括车辆执行费用支付操作或者车辆未执行费用支付操作；当检测到车辆的费用支付情况为车辆执行费用支付操作时，前端检测车辆的实际支付费用；前端根据车辆的实际支付费用及车辆的通行费用，分析车辆的行为，得到车辆的行为分析结果，行为分析结果用于表示车辆是否存在逃费行为。可见，实施本发明能够当检测到车辆驶入车道入口时，前端将采集到的入口车辆信息以及车道上的车道设备对应的设备信息发送至后端，后端将入口车辆信息、设备信息以及接收到的车道收费系统的系统信息输入至数字孪生模型中进行行驶情况模拟，得到车辆的行驶情况模拟结果，能够提高行驶情况模拟结果，并根据准确模拟出的行驶情况模拟结果，计算车辆所需支付的通行费用，能够提高车辆通行费用的计算准确性，前端接收到后端发送的通行费用时，检测车辆的费用支付情况，当检测到车辆执行费用支付操作时，检测车辆的实际支付费用，并根据车辆的实际支付费用及车辆的通行费用，分析车辆的行为，能够提高车辆逃费行为的分析准确性，从而有利于提高对存在逃费行为的车辆进行追缴的准确性，进而有利于减少车道通行费的流失，以及通过使用更轻量化的设备作为前端，有利于降低前端计算及存储的开销，从而有利于降低车道收费系统的成本。