充电桩自动收费服务器、系统、方法及UWB定位标签与流程

本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及一种充电桩自动收费服务器、系统、方法及UWB定位标签。

背景技术：

当前，随着人们环保意识的增强以及世界各国对新能源汽车的推广支持，新能源汽车在当下汽车市场中所占的份额逐渐得到提升。电动汽车是新能源汽车中的重要一员，具有以电代油、环保高效等优点。

为了适应当前电动汽车行业的快速发展趋势，相关企业已经着手建设了大量的充电场站，每个充电场站包括数量不等的充电桩。充电场站的大规模建设为电动汽车的行业发展提供了重要保障，这也要求充电场站为电动汽车的车主提供便捷的充电服务。

然而，当前车主在利用充电桩充完电后，需要通过人工缴费的方式来完成付费过程，这样导致付费时间较长、付费效率较低，大幅降低了用户体验。

综上所述可以看出，如何提升充完电后的付费效率是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电桩自动收费服务器、系统、方法及UWB定位标签，提升了充完电后的付费效率。其具体方案如下：

一种充电桩自动收费服务器，包括：

后台信号处理器，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，获取设置于充电场站的UWB基站在接收到UWB信号后计算的辅助定位参数，并利用所述辅助定位参数确定出所述目标车辆的停车位置；其中，所述UWB信号为所述目标车辆上的UWB定位标签发出的信号；

充电桩确定模块，用于确定出与所述停车位置对应的充电桩；

费用统计模块，用于当所述充电桩对所述目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；

后台扣费子系统，用于根据所述充电费用，对所述UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

优选的，所述充电桩自动收费服务器，还包括：

充电模式确定模块，用于获取车主通过所述充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及与所述充电模式对应的充电参数；

充电启动模块，用于当获取到车主通过所述人机交互界面触发的充电启动指令，则启动所述充电桩对所述目标车辆的充电过程，并且该充电过程为受所述充电模式和所述充电参数所约束的充电过程；

其中，所述充电模式的类型为充电电量固定类型、充电时间固定类型、充电金额固定类型或直至充满类型。

优选的，所述充电桩自动收费服务器，还包括：

车辆信息获取模块，用于根据所述UWB信号获取目标车辆信息；

用户确定模块，用于将所述目标车辆信息发送至所述充电桩的人机交互界面显示，以使车主确认是否信息正确；

其中，所述目标车辆信息包括目标车辆的型号、车牌、电池型号和账户余额中的任意一种或几种的组合。

优选的，所述充电桩自动收费服务器，还包括：

充电状态信息统计模块，用于在所述充电桩对所述目标车辆进行充电的过程中，实时统计当前累计充电时间和/或当前累计充电电量和/或当前累计充电金额；

充电状态信息发送模块，用于将所述充电状态信息统计模块得到的实时统计信息发送至所述充电桩的人机交互界面，以在所述充电桩的人机交互界面上对所述实时统计信息进行实时显示。

本发明还公开了一种UWB定位标签，包括：

UWB信号生成单元，用于生成UWB信号；

UWB信号发送单元，用于向设置于充电场站的UWB基站发送所述UWB信号，以使所述UWB基站在接收到所述UWB信号后计算相应的辅助定位参数以及将所述辅助定位参数发送至前述公开的充电桩自动收费服务器。

本发明进一步公开了一种充电桩自动收费系统，包括：

车辆定位子系统，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，利用设置于所述充电场站的UWB基站，接收所述目标车辆上的UWB定位标签发送的UWB信号，并利用所述UWB信号，确定出当前所述目标车辆的停车位置；

充电桩确定模块，用于确定出与所述停车位置对应的充电桩；

费用统计模块，用于当所述充电桩对所述目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；

后台扣费子系统，用于根据所述充电费用，对所述UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

本发明还相应公开了一种充电桩自动收费方法，包括：

当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，利用设置于所述充电场站的UWB基站，接收所述目标车辆上的UWB定位标签发送的UWB信号，并利用所述UWB信号，确定出当前所述目标车辆的停车位置；

确定出与所述停车位置对应的充电桩；

当所述充电桩对所述目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；

根据所述充电费用，对所述UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

优选的，在所述充电桩对所述目标车辆进行充电之前，还包括：

获取车主通过所述充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及与所述充电模式对应的充电参数；

当获取到车主通过所述人机交互界面触发的充电启动指令，则启动所述充电桩对所述目标车辆的充电过程，并且该充电过程为受所述充电模式和所述充电参数所约束的充电过程；

其中，所述充电模式的类型为充电电量固定类型、充电时间固定类型、充电金额固定类型或直至充满类型。

优选的，所述当所述充电桩对所述目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用的过程之前，还包括：

根据所述UWB信号获取目标车辆信息；

将所述目标车辆信息发送至所述充电桩的人机交互界面显示，以使车主确认是否信息正确；

其中，所述目标车辆信息包括目标车辆的型号、车牌、电池型号和账户余额中的任意一种或几种的组合。

优选的，在所述充电桩对所述目标车辆进行充电的过程中，还包括：

实时统计当前累计充电时间和/或当前累计充电电量和/或当前累计充电金额，得到相应的实时统计信息；

将所述实时统计信息发送至所述充电桩的人机交互界面，以在所述充电桩的人机交互界面上对所述实时统计信息进行实时显示。

本发明中，充电桩自动收费服务器，包括：后台信号处理器，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，获取设置于充电场站的UWB基站在接收到UWB信号后计算的辅助定位参数，并利用辅助定位参数确定出目标车辆的停车位置；其中，UWB信号为目标车辆上的UWB定位标签发出的信号；充电桩确定模块，用于确定出与停车位置对应的充电桩；费用统计模块，用于当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；后台扣费子系统，用于根据充电费用，对UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。可见，本发明先利用目标车辆上的UWB定位标签发出的UWB信号，确定出目标车辆的停车位置，然后再确定出与停车位置对应的充电桩，在充电结束后，便根据相应的充电费用对UWB定位标签对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作，由此完成了自动收费流程，而无需人工进行缴费操作，从而提升了充完电后的付费效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种充电桩自动收费服务器结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种UWB定位标签的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种充电桩自动收费系统的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种充电桩自动收费方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种充电桩自动收费服务器，参见图1所示，该系统包括后台信号处理器11、充电桩确定模块12、费用统计模块13和后台扣费子系统14；其中，

后台信号处理器11，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，获取设置于充电场站的UWB基站在接收到UWB信号后计算的辅助定位参数，并利用辅助定位参数确定出目标车辆的停车位置；其中，UWB信号为目标车辆上的UWB定位标签发出的信号。

充电桩确定模块12，用于确定出与停车位置对应的充电桩。

费用统计模块13，用于当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用。

后台扣费子系统14，用于根据上述充电费用，对UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

可以理解的是，上述目标车辆是能够以电能作为驱动能源的车辆，如纯电动汽车或油电混合动力汽车等。

本实施例中，设置于充电场站的UWB基站的个数至少为三个。当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，可利用目标车辆上的UWB定位标签，向充电场站四周的UWB基站发出6.5GHz的UWB信号，每个UWB基站在接收到UWB信号后，将计算相应的辅助定位参数，也即计算出UWB基站接收到UWB信号时所对应的信号接收时刻，从而得到多个信号接收时刻，然后将上述多个信号接收时刻发送至后台信号处理器，后台信号处理根据上述多个信号接收时刻之间的时间差，同时借助TDOA算法(TDOA，即Time Difference of Arrival，到达时间差)，计算得到上述UWB定位标签的二维坐标，由此可以得到上述目标车辆的停车位置。

需要进一步说明的是，上述UWB定位标签上可设有UWB信号触发按钮，用于在受到外界按压的情况下，产生相应的触发信号，然后利用该触发信号，触发上述UWB定位标签生成并向外界发出UWB信号。这样，当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，车主便可以通过按压上述UWB信号触发按钮来触发上述UWB定位标签生成并向外界发出UWB信号。当然，本发明的实施例的UWB基站也可以周期的发送激活信号，当UWB定位标签接收到激活信号后开始生成并向外界发送UWB信号。容易理解的，不论按压触发，还是激活信号触发，均无法保证车辆已经停稳，因此充电桩自动收费服务器还会根据UWB定位标签的位置判断车辆是否停稳，也就是只有当UWB定位标签在一段时间内位置误差小于特定值，才判断车辆停稳。

可见，本发明实施例是基于UWB定位技术来对目标车辆进行定位的，需要说明的是，UWB定位技术具有3.1至10.6GHz的通信带宽，与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低以及定位精度高(达到10厘米)等诸多优点。

另外，上述UWB定位标签上还可以设有信号指示灯，当UWB定位标签向外界发出UWB信号，则控制上述信号指示灯进行工作。具体的，上述信号指示灯可以是LED指示灯。

具体的，上述充电桩确定模块可以包括充电位置区域确定单元和充电桩确定单元；其中，充电位置区域确定单元，用于确定出停车位置当前所处的充电位置区域；充电桩确定单元，用于利用预设的数据库，确定出位于充电位置区域内的充电桩。

本实施例中，上述数据库为预先创建的用于记录充电位置区域与充电桩之间对应关系的数据库。可以理解的是，充电位置区域与充电桩之间为一一对应关系，也即，一个充电位置区域上只有一个充电桩。

可以理解的是，本实施例中的充电桩包括相应的交流充电接口、过压保护电路和漏电保护断路器；其中，当充电桩的充电电压过高或过低时，通过上述过压保护电路可以是强制令充电桩停止充电。当充电过程中发生漏电故障，则可利用上述漏电保护断路器来停止充电进程。另外，本实施例中的充电桩还可以包括急停按钮，当需要紧急停止充电，则可以通过上述急停按钮来终止充电进程。

本实施例中，充电桩中除了包括上述交流充电接口、过压保护电路、漏电保护断路器和急停按钮之外，还可以进一步包括相应的触摸显示屏，通过该触摸显示屏为车主提供友好的人机交互界面，并可以在上述人机交互界面上对充电过程中的实时充电进程参数进行实时显示，其中，上述实时充电进程参数包括但不限于当前充电电压、当前充电电流、当前累计充电时间、当前车辆电池的电量、当前累计充电电量和当前累计充电金额。

另外，可以理解的是，在充电桩对目标车辆正式进行充电之前，可以先在上述触摸显示屏上对目标车辆信息进行显示，以便车主对目标车辆信息进行核实，当车主对目标车辆信息核实无误后，可以启动后续的充电进程。其中，为了实现在上述触摸显示屏上显示目标车辆信息的目的，本实施例可以预先在上述UWB定位标签上写入目标车辆信息，然后将上述目标车辆信息发送至上述UWB基站，通过UWB基站将上述目标车辆信息发送至上述充电桩的充电桩自动收费服务器，然后充电桩自动收费服务器，将上述目标车辆信息发送至上述人机交互界面，从而实现了在上述触摸显示屏上显示目标车辆信息的目的。

也即，本实施例中的充电桩自动收费服务器，还可以包括车辆信息获取模块，用于根据UWB信号获取目标车辆信息；以及，用户确定模块，用于将目标车辆信息发送至充电桩的人机交互界面显示，以使车主确认是否信息正确；

其中，上述目标车辆信息包括目标车辆的型号、车牌、电池型号和账户余额中的任意一种或几种的组合。需要指出的是，上述目标车辆信息具体可以包括但不限于车辆型号、车牌信息、车辆电池型号、车辆电池寿命、缴费账户名称和缴费账户余额等。

本实施例中，后台扣费子系统可以根据目标车辆的停车位置与充电桩之间的对应关系以及停车位置与UWB定位标签之间的对应关系，从而将上述UWB定位标签对应的缴费账号作为收费对象，进而进行相应的后台扣费处理。

本发明实施例中，充电桩自动收费服务器，包括：后台信号处理器，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，获取设置于充电场站的UWB基站在接收到UWB信号后计算的辅助定位参数，并利用辅助定位参数确定出目标车辆的停车位置；其中，UWB信号为目标车辆上的UWB定位标签发出的信号；充电桩确定模块，用于确定出与停车位置对应的充电桩；费用统计模块，用于当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；后台扣费子系统，用于根据充电费用，对UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。可见，本发明先利用目标车辆上的UWB定位标签发出的UWB信号，确定出目标车辆的停车位置，然后再确定出与停车位置对应的充电桩，在充电结束后，便根据相应的充电费用对UWB定位标签对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作，由此完成了自动收费流程，而无需人工进行缴费操作，从而提升了充完电后的付费效率。

本发明实施例公开了一种具体的充电桩自动收费服务器，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

为了提升车主的充电体验，本实施例中的充电桩自动收费服务器，还可以进一步包括充电模式确定模块和充电启动模块；其中，

充电模式确定模块，用于获取车主通过充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及与充电模式对应的充电参数；

充电启动模块，用于当获取到车主通过人机交互界面触发的充电启动指令，则启动充电桩对目标车辆的充电过程，并且该充电过程为受充电模式和充电参数所约束的充电过程；

本实施例中，在正式进行充电操作之前，可在充电桩上的触摸显示屏上提供用于选择充电模式的选项，当车主选定某种充电模式后，将在触摸显示屏上生成相应的参数输入接口，通过该参数输入接口，获取车主选定的与该种充电模式对应的充电参数，当然容易理解的，由于充电参数的选择具有一定的技术性，若充电参数不当可能导致电池寿命减少，甚至电池起火，因此一般不显示参数输入接口，也就是说用户选定某种充电模式后，自动确定和目标车辆对应的充电参数并开始充电。

本实施例中，充电模式的类型为充电电量固定类型、充电时间固定类型、充电金额固定类型或直至充满类型。上述充电电量固定类型是指本次所充电量为固定值的充电类型，上述充电时间固定类型是指本次充电持续总时间为固定值的充电类型，上述充电金额固定类型是指本次充电金额为固定值的充电类型，上述直至充满类型是指本次充电一直持续到充满为止的充电类型。

例如，当车主选定的充电模式的类型为充电时间固定类型，则与该充电时间固定类型对应的充电参数为充电时长，例如设为1小时，当然，如果账户余额只允许充0.5小时，则在该账户余额的约束下，上述充电时间固定类型所对应的充电时长不能超过0.5小时。

当然，若车主想临时终止充电进程，可以按下UWB定位标签上的UWB信号触发按钮，以禁止UWB定位标签继续发射UWB信号，这样，UWB定位基站将不再接收到UWB信号，并将此事件对应的消息反馈至充电桩的后台主控系统，然后触发后台主控系统控制充电桩进行断电处理，此时费用统计模块将停止计费进程。

另外，本实施例中的充电桩自动收费服务器，还可以包括账户余额获取模块，用于获取UWB定位标签所对应的缴费账户的账户余额。

相应的，上述充电模式确定模块，具体可用于获取车主在账户余额的约束下通过充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及充电参数。

进一步的，本实施例中的充电桩自动收费服务器，还可以包括充电状态信息统计模块和充电状态信息发送模块；其中，

充电状态信息统计模块，用于在充电桩对目标车辆进行充电的过程中，实时统计当前累计充电时间和/或当前累计充电电量和/或当前累计充电金额；

充电状态信息发送模块，用于将充电状态信息统计模块得到的实时统计信息发送至充电桩的人机交互界面，以在充电桩的人机交互界面上对实时统计信息进行实时显示。

进一步的，本发明实施例还公开了一种UWB定位标签，参见图2所示，该UWB定位标签包括：

UWB信号生成单元21，用于生成UWB信号；

UWB信号发送单元22，用于向设置于充电场站的UWB基站发送UWB信号，以使UWB基站在接收到UWB信号后计算相应的辅助定位参数以及将辅助定位参数发送至前述实施例中公开的充电桩自动收费服务器。

可见，本实施例中，当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，车主便可以通过按压上述UWB信号触发按钮来触发上述UWB定位标签生成并向设置于充电场站的UWB基站发出UWB信号。

进一步的，上述UWB定位标签还可以包括UWB信号触发按钮，用于在受到外界按压的情况下，产生相应的触发信号，以触发上述UWB信号生成单元生成UWB信号。

本实施例中，UWB定位标签上还可以设有信号指示灯，当UWB定位标签向外界发出UWB信号，则控制上述信号指示灯进行工作。具体的，上述信号指示灯可以是LED指示灯。

本实施例中，上述UWB定位标签还包括写入了目标车辆信息的存储模块，工作时，将上述目标车辆信息发送至上述UWB基站，通过UWB基站将上述目标车辆信息发送至上述充电桩自动收费服务器，然后由该充电桩自动收费服务器，将上述目标车辆信息发送至上述人机交互界面，由此可达到在上述触摸显示屏上显示目标车辆信息的效果。

另外，本发明实施例还公开了一种充电桩自动收费系统，参见图3所示，该充电桩自动收费系统包括：

车辆定位子系统31，用于当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，利用设置于充电场站的UWB基站，接收目标车辆上的UWB定位标签发送的UWB信号，并利用UWB信号，确定出当前目标车辆的停车位置；

充电桩确定模块32，用于确定出与停车位置对应的充电桩；

费用统计模块33，用于当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；

后台扣费子系统34，用于根据充电费用，对UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

本实施例中，上述辅助定位参数具体为UWB基站接收到UWB信号时所对应的信号接收时刻。

本实施例中，设置于充电场站的UWB基站的个数至少为三个。当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，可利用目标车辆上的UWB定位标签，向充电场站四周的UWB基站发出6.5GHz的UWB信号，每个UWB基站在接收到UWB信号后，将计算相应的辅助定位参数，也即计算出UWB基站接收到UWB信号时所对应的信号接收时刻，从而得到多个信号接收时刻，然后将上述多个信号接收时刻发送至后台信号处理器，后台信号处理根据上述多个信号接收时刻之间的时间差，同时借助TDOA算法，计算得到上述UWB定位标签的二维坐标，由此可以得到上述目标车辆的停车位置。

需要说明的是，关于本实施例中充电桩确定模块32、费用统计模块33和后台扣费子系统34更加详细的结构和工作过程，可相应地参考前述实施例公开的充电桩自动收费服务器中的充电桩确定模块、费用统计模块和后台扣费子系统，在此不再重复赘述。

相应的，本发明实施例还公开了一种充电桩自动收费方法，参见图4所示，该方法包括：

步骤S41：当需要充电的目标车辆在充电场站内停车后，利用设置于充电场站的UWB基站，接收目标车辆的UWB定位标签发送的UWB信号，并利用UWB信号，确定出当前目标车辆的停车位置；

步骤S42：确定出与停车位置对应的充电桩；

步骤S43：当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用；

步骤S44：根据充电费用，对UWB定位标签所对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作。

可见，本发明实施例先确定出目标车辆的停车位置，然后再确定出与停车位置对应的充电桩，在充电结束后，便根据相应的充电费用对UWB定位标签对应的缴费账户进行相应的后台扣费操作，由此完成了自动收费流程，而无需人工进行缴费操作，从而提升了充完电后的付费效率。

具体的，本实施例在充电桩对目标车辆进行充电之前，还可以包括：

获取用户通过充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及与充电模式对应的充电参数，当获取到用户通过人机交互界面触发的充电启动指令，则启动充电桩对目标车辆的充电过程，并且该充电过程为受充电模式和充电参数所约束的充电过程。

其中，上述充电模式的类型为充电电量固定类型、充电时间固定类型、充电金额固定类型或直至充满类型。上述充电电量固定类型是指本次所充电量为固定值的充电类型，上述充电时间固定类型是指本次充电持续总时间为固定值的充电类型，上述充电金额固定类型是指本次充电金额为固定值的充电类型，上述直至充满类型是指本次充电一直持续到充满为止的充电类型。

进一步的，上述当充电桩对目标车辆的充电结束后，统计相应的充电费用的过程之前，还包括：

根据UWB信号获取目标车辆信息，将目标车辆信息发送至充电桩的人机交互界面显示，以使车主确认是否信息正确；其中，目标车辆信息包括目标车辆的型号、车牌、电池型号和账户余额中的任意一种或几种的组合。

另外，上述获取用户通过充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及与充电模式对应的充电参数的过程，具体可以包括：

获取UWB定位标签所对应的缴费账户的账户余额，然后获取用户在账户余额的约束下通过充电桩的人机交互界面选定的充电模式以及充电参数。

进一步的，在充电桩对目标车辆进行充电的过程中，还可以包括：

实时统计当前累计充电时间和/或当前累计充电电量和/或当前累计充电金额，得到相应的实时统计信息，然后将上述实时统计信息发送至充电桩的人机交互界面，以在充电桩的人机交互界面上对实时统计信息进行实时显示。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种充电桩自动收费服务器、系统、方法及UWB定位标签进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。