专利名称：开放式道路收费系统中的车辆收费方法
技术领域：
本发明涉及一种在开放式道路收费系统中的车辆收费方法，该开放式道路收费系 统具有能够通过短程无线电接口与路旁无线电信号台通信的基于车辆的车载单元，其中车 载单元包括用于电子收费信用账户的存储器，并且其中无线电信号台向经过的车载单元发 送用于对收费信用账户收取收款额的请求。
背景技术：
这种车载单元(OBU)也被称为“预付费0BU”，并且与“电子钱包，，类似，具有收费 信用账户(余额)，作为收费站的无线电信号台可直接从该账户对经过的车辆收取收费费 用。在所谓的“开放式”道路收费系统中，作为独立的单元的每个无线电信号台从经过的车 辆只征收无线电信号台所处的道路路段的收费，例如“收费广场”。无线电信号台彼此之间 不通信；他们产生的数据通过相对长的延迟时间被传送到只用于控制目的的中央系统。在 特别定义的时间窗口中数据从一个信号台到另一个信号台的传输会技术上非常复杂并且 需要高的执行成本。因此，开放式道路收费系统没有“存储器”；即，收费信号台没有关于在 收费道路系统中车辆之前所行驶的路径的信息，这使得不可能进行收费费用的信号台穿越 计算。
因而，本发明所要解决的问题是，克服该缺陷，并且使得在开放式道路收费系统中 车辆收费的方法成为可能，这能够实现动态的、信号台穿越以及实时计算的收费费用。发明内容
该问题通过车辆收费方法得以解决，车辆具有能够通过短程无线电接口与路旁无 线电信号台进行通信的车载单元，其中车载单元包括用于电子收费信用账户的第一存储 器，用于将最后收款与收费信用账户相关联的交易信息的第二存储器，以及用于可变因数 的第三存储器，并且其中无线电信号台向经过的车载单元发送用于对收费信用账户收取收 款额的请求，这种方法包括当车载单元经过收费信号台时执行的以下步骤
通过无线电接口将来自车载单元的第二存储器的关于交易的信息和来自车载单 元的第三存储器的因数读取到收费信号台中；
在无线电信号台中，根据读取的关于交易的信息更新因数，并根据更新后因数计 算收款额；
将用于收取计算出的收款额的请求和更新后的因数从收费信号台通过无线电接 口发送到车载单元；以及
在第一存储器中对收费信用账户收取接收到的收款额，并且将关于该新的收款交 易的新的交易信息写入车载单元的第二存储器中和将接收到的更新后的因数写入车载单 元的第三存储器中。
根据本发明的替代实施例，如果收费信号台是第一个从车载单元读取收费信用账 户的，并且如果随后已被收款额减少并因此已被更新的收费信用账户要写回到车载单元的第一存储器中，则收费信用账户也可以在该收费信号台中被收取收款额。
通过这种方法，根据本发明的方法，可以说，为经过开放式道路收费系统的多个收费信号台的车辆所行驶的路径创建了“存储器”，在于，每个车载单元以存储在车载单元中并每当车辆经过信号台时而更新的因数的形式单独地传输关于车辆之前路径的信息。随后可以使用这个连续更新的因数，例如以折扣因数的形式，并且以对经过多个无线电信号台 (即在道路收费系统中覆盖了较长的一段)的旅程，当每当车辆经过信号台时该因数连续减少时进行“奖励”，或当每当车辆经过信号台时该因数连续增加时进行“惩罚”。
为此，在第二存储器中运输并用来更新因数的交易信息可以包括位置、时间、收款额和/或仅只有关于一个或多个最后收款交易的信息；因数可以根据一个或多个这些数据而更新。因此，例如，每次更新因数时，如果交易信息显示经过的之前信号台具有一定(最小)收款额的通过、经过的之前信号台在特定的时间窗口内的通过和/或经过的之前信号台在一定局部区域内的通过，则因数可以减少为或减少其之前值的一小部分。
在更新期间，如果读取的位置或读取的时间在无线电信号台的当前时间之前或者在当前位置之前预定的极限内，则因数优选地减少。更优选地，在更新期间，如果读取的位置或读取的时间在此预定极限之外，则因数再次增加或重置为其原始值。这就使得可以例如对于经过多个收费信号台的不中断的旅程，将“奖励”连续降低的收款额，而中断的旅程优选地导致“新的开始”，即，重置因数并因此重置收款额为初始值。
作为替代，可发生相反情况，S卩，在上述第一种情况下因数可以增加，并在上述第二种情况下因数可被减少或被重置，因此使得可以例如执行交通政策描施来控制交通流量。
将基于附图中示出的实际例子更加详细地解释本发明，如可从附图看出
图1示出了其中执行根据本发明的方法的开放式道路收费系统的图解立体图2示出了图1的收费道路系统的车载单元之一的框图3示出了根据本发明的方法的流程图；以及
图4示出了根据本发明的方法的可替代实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了一种所谓的“开放式”型收费道路系统，其中收费站采用无线电信号台匕、B2、B3......(集合地称为Bi)的形式，沿着收费道路I的收费道路路段a1、a2、a3......(集合地称为％)设置，以便征收车辆2使用收费道路I的收费费用(“以收费”)。在道路路段％之间，进入和驶出道路或者费用减免道路路段bp b2......(集合地称为bj能够进入和驶出。因而，每个信号`台Bi只对精确地经过其相关联的道路路段％的车辆的通过征收收费，这是开放式道路收费系统的典型特征。
每个车辆2配备有车载单元(OBU) 3，其能够通过短程无线电接口 4，例如基于 DSRC(专用短程通信)、WLAN(无线局域网络)或WAVE (在车辆环境下的无线接入)标准， 在车载单元经过无线电信号台Bi时与该无线电信号台进行无线通信。作为通过无线电接口 4进行的无线通信的一部分，每个无线电信号台Bi向经过的车载单元3发送收款请求，这使得该车载单元对车载单元3中包含的“电子钱包”收取一定的数额。通常，无线电信号台Bi的无线覆盖范围，以及因而无线电接口 4的范围，被限制于无线电信号台Bi范围周围几米到几十米，因此使得可以在车载单元3和无线电信号台Bi之间的成功无线通信中，将车辆2精确定位到无线电信号台Bi的位置，并且因而精确定位到该无线电信号台的道路路段ai;以便征收使用该路段的收费。
作为例子，图2示出了用于该特殊目的的车载单元3的示图。车载单元3包括控制单元5，例如微处理器，其与收发器6通信来创建到无线电信号台Bi的无线电接口 4。控制单元5还连接第一存储器7，该第一存储器承载电子收费信用账户C( “信用余额”)，无线电信号台Bi无论何时发送相关的收款请求(“收费交易”)，都能够连续地向该账户收取收费费用d，如以下参考图3将详细描述的。
此外，车载单元3还包括用于接收与最后收款交易相关的交易信息T的第二存储器8。在最简单的情况中，交易信息T可以是确认对账户的收款已经(实际上)完成了的布尔信息；和/或最后向收费信用账户C收取的收费费用d的数额；和/或最后收款交易或收款请求的时间t ;和/或最后收款交易的位置P，例如，由于信号台Bi在收费道路系统中的位置是已知的，其可以简单地只是发送最后收款请求的信号台Bi的标识代码。在示出的例子中，交易信息T包括对存储器7中的收费信用账户C进行最后收款的时间t和位置p。 很显然，在存储器8中也可以存储一条以上的交易信息T，例如有关于最后处理的多个收款交易。
最后，车载单元3还包括第三存储器9，在第三存储器中存储了用于计算在收费信号台Bi中收款额d的因数F，如下面将更详细进行解释的。
图3示出方法的流程图，该方法在每当车载单元3经过无线电信号台Bi时，在车载单元3和无线电信号台Bi间进行。在初始化步骤10中，当车载单元3进入无线电信号台Bi的无线电覆盖范围时，在无线电接口 4上发起无线通信。通常，初始化步骤10包括将车载单元3从低电流待命模式中“唤醒”，以及交换几个数据包用于相互标识，例如，在DSRC 标准中，从无线电信号台Bi到车载单元3的“信号台服务表”(BST)消息和作为响应从车载单元3到无线电信号台Bi的“车辆服务表”(VST)消息。早在此步骤10中，当前时间t和当前位置P，例如作为无线电信号台Bi的标识，可被传送到车载单元3 ;但是，该信息也可以晚些传送，如下面将进行介绍的。
在步骤10的初始化之后，在第一步骤11中从第二存储器8读取交易信息，并从车载单元3的第三存储器9读取因数F，并通过无线电接口 4读入无线电信号台Bi中。在示例中，交易信息T是由之前的无线电信号台Bp1对收费信用账户C做出的最后收款交易的时间t和位置P。
在接下来的步骤12中，根据读取的交易信息T更新因数F ;SP，
F = f(F，T)。
在示例中，判决步骤13用于检验读取的时间t是否在预定的极限Rt内并且读取的位置P是否在预定的极限Rp内。允许的时间极限Rt可例如为一个小时或一天。因此，只有当最后收款交易回溯不超过一个小时或一天时才满足时间条件“t e Rt ”。位置极限Rp 可例如为紧临信号台Bp1周围的局部区域，在行进的方向上，信号台Bp1设置在上游；8卩，位置条件“P e Rp ”例如只有在最后收款交易发生在紧临的之前信号台Bp1中时才满足。
如果在测试13中的两个条件都满足(分支“y”)，则减少因数F ;例如，减量一个 小数(F = F-0.1)，或者优选地减量为一个小数(F : = F · O. 9)，见步骤14。
如果测试13是否定的(分支“n”)，则因数F保持恒定(路径15)或者增加；例 如，其增量一个小数或者增量为一个小数(F = F+0.1或优选地F = F + 0. 9),见替代16。 另一个替代17为将因数F重置到初始值Ftl，例如，到F : =1. O。
作为替代，在步骤12中因数F也可以以不同的方式根据交易信息T而更新，如之 前已经讨论的。
在另一个实施例中，因数F也可以在步骤14中增加，而在步骤16中减少，例如，如 果收款额d根据行驶的道路段而增加，例如，以便控制交通流量。
在步骤18中，收款额d随后根据更新的因数F而计算，为
d = f (F),
例如，为d = Cltl · F，其中Cltl表示为使用道路路段Bi收取的预定收款额，例如I欧J Li ο
接下来的步骤19构成无线电信号台Bi向车载单元3发送的收款请求(“发送d”)， 由更新的因数F以及可选池信号台的Bi的位置P进行补充，例如，如果交易信息T使用该 位置P，并且如果该位置在之前(例如，在初始步骤10中)还没有向车载单元3发送过，则 作为无线电信号台的标识。
在步骤20中，车载单元3现在能够从第一存储器7向收费信用账户C收取接收到 的收款额d
C = C-do
同时，如果交易信息T试图也包括收款交易的时间t，则车载单元记录当前时间t， 除非该时间已经由无线电信号台Bi传送过。
在步骤21中，更新后的收费信用账户C随后被写入第一存储器7，交易信息T (在 该情形中包括进行收款时的收款时间t和位置P)被写入第二存储器8，并且由无线电信号 台Bi更新的因数F被写入第三存储器9。随后，车载单元3返回其待命模式，直到其经过下 一个信号台(步骤22)。
在经过下一个信号台的通过期间，例如，在无线电信号台Bi+1处，在步骤11中再次 读取因数F并再次更新，使得以此方式连续地减少收款额屯，结果，例如
Cl1 = d · F0
d2 = d · F0 · O. 9
d3 = d · F0 · O. 9 · O. 9
在该方法的替代实施例中，收款额d也可以在无线电信号台Bi中向收费信用账户 C收取。如图4所示，在步骤11中，收费信用账户C为此也可以从车载单元3的第一存储器 7读取；在步骤18中，读取的收费信用账户C在无线电信号台Bi中被减少计算出的收款额 d(c=c-d);在步骤19中，将更新后的收费信用账户C而不是收费收款额d发送到车载单 元3 ;在步骤20中，不发生收款；并且在步骤21中，更新后的收费信用账户C被写回车载单 兀3的第一存储器7中。
本发明不限于所描述和举例说明的实施例，而其包括了在所附权利要求范围内的 所有变体和修改。
权利要求
1.一种在开放式道路收费系统中的车辆(2)收费方法，所述开放式道路收费系统具有基于车辆的车载单元(3)，所述车载单元(3)能够通过短程无线电接口(4)与路旁的无线电信号台进行通信，所述车载单元(3)包括用于电子收费信用账户的第一存储器(7)、用于与对电子收费信用账户的最后收款相关的交易信息的第二存储器(8)和用于可变因数的第三存储器(9)，以及无线电信号台，所述无线电信号台向经过的车载单元(3)发送用于对电子收费信用账户收取收款额的请求，所述方法包括在车载单元(3)经过所述无线电信号台时执行的以下步骤通过短程无线电接口(4)将来自所述车载单元(3)的所述第二存储器(8)的所述交易信息和来自所述车载单元(3)的所述第三存储器(9)的所述变量因数读取到所述无线电信号台中；在所述无线电信号台中，根据读取的交易信息更新所述可变因数，并根据更新的可变因数计算收款额；将具有计算的收款额的收款请求和更新的可变因数从所述无线电信号台通过所述短程无线电接口(4)发送到所述车载单元(3);以及在所述车载单元(3)的所述第一存储器(7)中向电子收费信用账户收取接收的收款额，并且将与该新的收款交易相关的新的交易信息写入所述车载单元(3)的所述第二存储器(8)中和将接收的更新的可变因数写入所述车载单元(3)的所述第三存储器(9)中。
2.一种在开放式道路收费系统中的车辆(2)收费方法，所述开放式道路收费系统具有基于车辆的车载单元(3)，所述车载单元(3)能够通过短程无线电接口(4)与路旁的无线电信号台进行通信，所述车载单元(3)包括用于电子收费信用账户的第一存储器(7)、用于与对电子收费信用账户的最后收款相关的交易信息的第二存储器(8)和用于可变因数的第三存储器(9)，以及无线电信号台，所述无线电信号台向经过的车载单元(3)发送用于对电子收费信用账户收取收款额的请求，所述方法包括在车载单元(3)经过所述无线电信号台时执行的以下步骤通过短程无线电接口(4)将来自所述车载单元(3)的所述第一存储器(7)的所述电子收费信用账户、来自所述车载单元(3)的所述第二存储器(8)的所述交易信息和来自所述车载单元(3)的所述第三存储器(9)的所述可变因数读取到所述无线电信号台中；在所述无线电信号台中，根据读取的交易信息更新所述可变因数，并根据更新的可变因数计算收款额，以及对读取的电子收费信用账户收取所述收款额；将如此更新的电子收费信用账户和更新的可变因数从所述元线电信号台通过所述短程无线电接口(4)发送到所述车载单元(3);以及将接收的更新的电子收费信用账户写入所述车载单元(3)的所述第一存储器(7)中，将与该新的收款交易相关的新的交易信息写入所述车载单元(3)的所述第二存储器(8)中，和将接收的更新的可变因数写入所述车载单元(3)的所述第三存储器(9)中。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述交易信息包括已经发送相关收款请求的无线电信号台的位置。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述交易信息包括所述收款交易的时间。
5.如权利要求3和4所述的方法，其特征在于，在更新期间，如果读取的位置和读取的时间在所述无线电信号台的当前位置和当前时间之前的预定的极限内，则减少所述可变因数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在更新期间，如果读取的位置或读取的时间在上述极限之外，则将增加所述可变因数或将其重置到预定值。
7.如权利要求3和4所述的方法，其特征在于，在更新期间，如果读取的位置和读取的时间在所述无线电信号台的当前位置和当前时间之前的预定的极限内，则增加所述可变因数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在更新期间，如果读取的位置或读取的时间在上述极限之外，则减少所述可变因数或将其重置到预定值。
全文摘要
一种开放式道路收费系统中的车辆(2)收费方法，所述开放式道路收费系统具有基于车辆的车载单元(3)和路旁无线电信号台(Bi)，该方法包括以下步骤从所述车载单元(3)读取(11)交易信息(T)和因数(F)；根据读取的交易信息(T)更新(12)所述因数(F)，并且根据更新的因数(F)计算(18)收款额(d)；向所述车载单元(3)发送(19)具有计算的收款额(d)和更新的因数(F)的收款请求；以及在所述车载单元(3)中对收费信用账户(C)收取接收的收款额(d)，并且将与该新的收款交易相关的新的交易信息(T)以及接收的更新的因数(F)写入车载单元(3)中。
文档编号G07B15/06GK103049941SQ20121038425
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年10月12日
发明者A·博斯措门伊, C·诺瓦卡, B·格罗伊斯 申请人:卡波施交通公司