基于北斗时空数据出行管控的工作方法及系统与流程

本发明涉及基于北斗时空数据出行管控的工作方法及系统，属于城市交通的技术领域。

背景技术：

城市交通是衡量城市文明进步的标志，是城市生活的命脉。随着社会经济的高速发展，城市化进程的加快，人民生活水平不断提高，城市交通需求迅速增长，城市交通问题日趋严重。目前,我国大中城市大都面临着交通拥挤、道路堵塞、事故增多等诸多交通问题，交通问题俨然已成为困扰着城市发展的重大难题，它所带来的时间浪费、运营成本上升、交通事故、空气污染和噪声污染等问题使得交通拥堵成为制约城市经济和社会发展的“瓶颈”。公交优先政策是我国重要的城市发展战略,公交补贴是公交优先政策中的主要经济手段，最近,很多城市对公共交通的补贴规模开始逐渐扩大,同时对征收拥堵费的呼声也越来越大。

随着网络技术和信息技术的飞速发展，越来越多的企业和个人用户依赖于电子商务的快捷和高效，个人支付系统是电子商务体系中的重要组成部分，从电话银行到支付宝，再到微信支付、京东白条，个人支付手段多种多样，可以说在发达的市场经济社会，个人支付账户已成为个人的“第二张身份证”。

在城市中心区域中，鼓励市民更多地乘坐公共交通工具，并相应给予实惠，对于在此区域开私家车的市民要收取拥堵费作为惩罚，将公交补贴和拥堵费的征收与个人支付体系相结合，为改善城市交通状况提供一种新型解决方法。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供基于北斗时空数据出行管控的工作方法。

本发明还提供一种实现上述工作方法的系统。本发明能够充分地用以鼓励市民更多地乘用公共交通工具，缓解城市交通拥挤。

本发明的技术方案在于：

基于北斗时空数据出行管控的工作方法：对城市交通区域进行分级；设定车辆处于不同分级城市交通区域时对应的收费标准；根据车辆的实时gnss时空信息判定该车辆所处的城市交通区域所属级别，然后根据收费标准对车主进行扣费。

根据本发明优选的，当对车主进行扣费时，对所述车主进行实时提醒。

实现上述工作方法的基于北斗时空数据出行管控的系统，包括用于采集车辆实时gnss时空信息的车载终端、用于识别车辆信息的车辆识别装置、数据处理中心和管控计算平台。所述车载终端安装在车辆上，所述车辆识别装置设置在道路路口用于抓拍过往车辆图像、记录过往车辆出入的时间信息，所述数据处理中心用于存储基于北斗时空数据出行的所有数据信息。

根据本发明优选的，所述车载终端包括gnss模块、4g通信模块、触摸led屏模块、加密模块、mcu模块和存储模块。其中，所述车载终端为普适化车载终端中，所述gnss模块用于：采集车辆实时高精度gnss时空信息，其中又包括高增益天线、射频处理模块、基带处理模块、地基增强解算模块、地基增强信息接收模块和惯导模块；所述4g通信模块用于4g标准的无线网络通信，将车载终端的gnss时空信息和车辆信息上传至所述数据交换中心；所述4g通信模块还用于接收管控平台发出的通知信息；所述触摸led屏模块用于普适化车载终端的显示和控制；所述加密模块用于对车辆gnss时空信息和车辆信息、车主信息及个人支付账户信息的加密解密，确保信息安全；所述mcu模块用于车载终端内的各模块控制；所述存储模块用于存储普适化车载终端正常运行中所需要的电子地图数据和系统信息。采集车辆实时gnss时空信息；所述4g通信模块用于4g标准的无线网络通信，将车载终端的gnss时空信息和车辆信息上传至所述数据交换中心；所述4g通信模块还用于接收管控平台发出的通知信息；所述触摸led屏模块用于普适化车载终端的显示和控制；所述加密模块用于对车辆gnss时空信息和车辆信息、车主信息及个人支付账户信息的加密解密，确保信息安全；所述mcu模块用于车载终端内的各模块控制；所述存储模块用于存储普适化车载终端正常运行中所需要的电子地图数据和系统信息。

根据本发明优选的，所述车辆识别装置包括高清摄像头、cpu模块、车牌信息存储模块和光纤通信模块。所述车辆识别装置设置在道路路口用于抓拍车辆图像，并将图像解析后获得车牌信息，所述车牌信息包括车牌号以及车辆出入该区域的时间。

根据本发明优选的，所述数据处理中心包括gnss时空数据、车主信息、路口交通车牌信息通信网关、车主对应的个人支付账户数据和电子地图数据。

根据本发明优选的，所述管控计算平台包括城市交通区域分级设置模块、车辆时空数据融合研判模块、费用判定模块、个人支付账户管理模块和系统更新管理模块。其中，所述管控计算平台中，所述城市交通区域分级设置模块用于划分城市各等级交通区域，并根据相应的地理信息数据和逻辑，设置道路带状、区域块状闭合的虚拟边界线；

所述车辆时空数据融合研判模块：通过车辆实时gnss数据和车牌信息，确认车辆是否进入分级的城市交通区域。

所述费用判定模块：结合车辆信息、车牌号和车主的居住地址，并记录车辆在区域行驶的时长，最终对车主个人支付账户的金额增减进行判定；

所述个人支付账户管理模块，收集一定时间段中车主个人支付账户中的金额改动情况，记录并向车主进行反馈。

所述系统更新管理模块负责系统更新管理，并在城市交通区分级，即设置信息变更时，向车载终端发送系统变更消息，并引导车载终端更新终端数据。

根据本发明优选的，所述基于北斗时空数据出行管控的系统还包括北斗地基增强系统基站，用于向车载终端提供北斗gnss差分信息。优选的，所述北斗地基增强系统基站包括gnss天线、gnss接收机、地基增强通信网关和ups电源。本发明采用北斗地基增强系统基站，使车辆的定位精度达到亚米级。

本发明的优势在于：

本发明通过将车辆进入城市中心拥堵区域的时间和频率与个人支付账户内的金额进行关联，督促车主减少进入城市中心拥堵区域的频率，更多地乘用公共交通工具，以缓解城市交通拥堵问题。

在本发明中，首先将车辆的普适化车载终端实时采集的车辆精准时空数据传送至数据处理中心，与路口摄像头采集到的车牌信息一起上传至管控计算平台的车辆时空数据融合研判模块中，与系统预设的城市交通分级区域进行对比并结合车辆归属地信息，当判定车辆进入某一需要收费的交通分级区域后，系统开始计费，在经过一个费用判定周期后，对该车辆车主的个人支付账户内的金额进行相应增减。

附图说明

图1是本发明所述基于北斗时空数据出行管控系统的结构示意图；

图2是本发明所述基于北斗时空数据出行管控系统，其中增加了北斗地基增强系统基站；

图3是本发明中所述车辆识别装置的模块连接图；

图4是本发明中所述gnss模块的示意图；

图5是本发明中所述北斗地基增强系统基站的模块图；

图6是本发明所述系统的工作示意图；

图7是本发明所述系统的信号流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

如图1-7所示。

实施例1、

基于北斗时空数据出行管控的工作方法：对城市交通区域进行分级；设定车辆处于不同分级城市交通区域时对应的收费标准；根据车辆的实时gnss时空信息判定该车辆所处的城市交通区域所属级别，然后根据收费标准对车主进行扣费。

本发明所述工作方法包括具体步骤如下：

1)预设城市交通分级区域；

2)车载终端将采集的车辆实时gnss时空信息上报至所述数据处理中心和管控计算平台；

3)所述管控计算平台的车辆时空数据融合研判模块接收到车载终端上报的车辆gnss时空信息后和路口智能摄像及车牌识别装置采集到的车牌信息，与步骤1)预设的交通分级区域进行对比，确定车辆进入交通分级区域(未安装终端的车辆通过车牌信息判定)；

4)所述费用判定模块统计计费情况。

优选的，根据上述工作方法，在所述步骤3)中所述管控计算平台的个人支付账户管理模块，收集一定时间段中车主个人支付账户中的金额改动情况，记录并向车主进行反馈。

实施例2、

如实施例1所述工作方法的基于北斗时空数据出行管控的系统，包括用于采集车辆实时gnss时空信息的车载终端、用于识别车辆信息的车辆识别装置、数据处理中心和管控计算平台。所述车载终端安装在车辆上，所述车辆识别装置设置在道路路口用于抓拍过往车辆图像、记录过往车辆出入的时间信息，所述数据处理中心用于存储基于北斗时空数据出行的所有数据信息。

所述车载终端包括gnss模块、4g通信模块、触摸led屏模块、加密模块、mcu模块和存储模块。其中，所述车载终端为普适化车载终端中，所述gnss模块用于：采集车辆实时高精度gnss时空信息，其中又包括高增益天线、射频处理模块、基带处理模块、地基增强解算模块、地基增强信息接收模块和惯导模块；所述4g通信模块用于4g标准的无线网络通信，将车载终端的gnss时空信息和车辆信息上传至所述数据交换中心；所述4g通信模块还用于接收管控平台发出的通知信息；所述触摸led屏模块用于普适化车载终端的显示和控制；所述加密模块用于对车辆gnss时空信息和车辆信息、车主信息及个人支付账户信息的加密解密，确保信息安全；所述mcu模块用于车载终端内的各模块控制；所述存储模块用于存储普适化车载终端正常运行中所需要的电子地图数据和系统信息。采集车辆实时gnss时空信息；所述4g通信模块用于4g标准的无线网络通信，将车载终端的gnss时空信息和车辆信息上传至所述数据交换中心；所述4g通信模块还用于接收管控平台发出的通知信息；所述触摸led屏模块用于普适化车载终端的显示和控制；所述加密模块用于对车辆gnss时空信息和车辆信息、车主信息及个人支付账户信息的加密解密，确保信息安全；所述mcu模块用于车载终端内的各模块控制；所述存储模块用于存储普适化车载终端正常运行中所需要的电子地图数据和系统信息。

所述gnss模块负责接收车辆的gnss实时的时空数据，其中包括(但不限于)全球定位系统gps、北斗导航系统等有关的全球导航卫星系统gnss。

本实例中，gnss模块采用接收北斗地基增强系统信号，运用相位差分解算算法，定位精度为亚米级。

所述gnss模块接入加密模块，同时绑定唯一的汽车信息并对普适化车载终端的gnss时空信息、汽车信息和个人支付账户信息进行加解密。

本实例中，加密模块采用rsa加密算法。

4g通信模块采用插入sim卡，以4g通信方式链接无线网络。

触摸led屏模块负责终端的显示和控制功能，用于车主与基于北斗高精度定位的城市绿色舒行系统之间的交互。

mcu模块用于普适化终端内数据处理和不同模块间的通信功能，本实例中采用arm处理器。

存储模块用于存储普适化终端运行所需要的地图数据和预设信息等。本实例中采用flash存储芯片。

所述车辆识别装置包括高清摄像头、cpu模块、车牌信息存储模块和光纤通信模块。所述车辆识别装置设置在道路路口用于抓拍车辆图像，并将图像解析后获得车牌信息，所述车牌信息包括车牌号以及车辆出入该区域的时间。

所述数据处理中心包括gnss时空数据、车主信息、路口交通车牌信息通信网关、车主对应的个人支付账户数据和电子地图数据。

本实例中，数据处理中心和管控计算平台安装于交警部门，由交警部门负责整个系统的运行维护。管控计算平台和数据处理中心之间通过通信电缆连接。

如图1所示，交警部门通过交通分级区域设置模块设置本地区的收费区域和免费区域，并在电子地图数据中将区域明确。

所述管控计算平台包括城市交通区域分级设置模块、车辆时空数据融合研判模块、费用判定模块、个人支付账户管理模块和系统更新管理模块。其中，所述管控计算平台中，所述城市交通区域分级设置模块用于划分城市各等级交通区域，并根据相应的地理信息数据和逻辑，设置道路带状、区域块状闭合的虚拟边界线；

所述车辆时空数据融合研判模块：通过车辆实时gnss数据和车牌信息，确认车辆是否进入分级的城市交通区域。

所述费用判定模块：结合车辆信息、车牌号和车主的居住地址，并记录车辆在区域行驶的时长，最终对车主个人支付账户的金额增减进行判定；

所述个人支付账户管理模块，收集一定时间段中车主个人支付账户中的金额改动情况，记录并向车主进行反馈。

所述系统更新管理模块负责系统更新管理，并在城市交通区分级，即设置信息变更时，向车载终端发送系统变更消息，并引导车载终端更新终端数据。

实施例3、

如实施例2所述的基于北斗时空数据出行管控的系统还包括北斗地基增强系统基站，用于向车载终端提供北斗gnss差分信息。优选的，所述北斗地基增强系统基站包括gnss天线、gnss接收机、地基增强通信网关和ups电源。

下面结合图6-7所示具体说明本发明所述系统的工作方法，主要包括以下步骤：

在实际应用中，系统预定二环路内的中心城区为一级区域，二环路外三环路内为二级区域，三环路外为三级区域。

步骤301，用户打开车载终端，同意本发明所述系统对个人支付方面的协议后，以车辆车牌、车主和个人支付账户等真实信息登录系统。此过程主要通过车载终端的触摸显示屏进行人机交互。

步骤302，当车载终端开机后，进行初始化工作，下载交通分级区域设置信息和系统通知、个人支付账户余额等信息。

步骤303，车载终端与北斗地基增强系统基站进行通信，接收gnss时空定位信息。

步骤304，在车辆行驶过程中，gnss模块将本车定位信息解算后得到gnss位置数据，加密模块将车辆实时gnss位置数据进行加密后，通过4g通信模块传输至数据处理中心。

步骤305，安装在区域边界路口的智能摄像及车牌识别装置获取车辆图像后，提取出车辆的车牌信息和时间节点信息，上传至数据处理中心的路口交通车牌信息通信网关中。

步骤306，数据交换中心将车辆实时gnss位置数据解密后，和摄像头采集到的车牌信息和时间节点信息一起传输至管控计算平台的车辆失控数据融合研判模块。

当车辆通过路口，由三级区域进入到二级区域时，普适化车载终端将车辆实时gnss时空位置数据上传至数据处理中心，数据处理中心解密后传输到管控计算平台。同时，车辆识别装置将采集到的车牌信息和时间节点信息同时通过交通专网传输至数据处理中心。

步骤307，管控计算平台中的车辆时空数据融合研判模块把车辆相对应的系统终端上传的gnss时空数据、摄像头采集到的车牌信息和时间节点信息(主要针对未安装普适化车载终端的车辆)以及车主居住地址信息，与预设的交通分级区域的虚拟边界进行比较。若发现车辆上传的gnss时空数据(或卡口摄像头采集的车辆数据)表明车辆正处于某一交通分级区域，且车主居住地址不在此区域内，即判定车辆满足计费条件。

费用判定模块在判定车辆满足计费条件后，开始计费。

步骤309，在车辆时空数据融合研判模块判定车辆满足计费条件后，系统将向普适化车载终端发出“车辆进入x级区域，已开始计费”的系统通知。

步骤308，在车辆驶离此交通分级区域时，费用判定模块停止计费，将扣费金额保存并传输至个人支付账户管理模块，完成扣费。

步骤310，在一个判定周期内，个人支付账户管理模块将会统计扣费总额。

例如，将判定周期设置为一天，或者车主也可以选择包月或包年计费，直接交上整月或整年的拥堵费。

本实例中，一、二级区域扣费规则如下表所示，三级区域不扣费。

表1一级区域扣费规则表，a为加权因数。

表2二级区域扣费规则表，b为加权因数。

对满足下列条件的车主将有xx元的金额奖励，会在判定周期结束后存入个人支付账户。

(1)本周期未驾驶车辆的车主。

(2)驾驶车辆但不在扣费交通分级区域行驶的车主

(3)在图2的换乘平台进行有效换乘的车主(有效换乘是指将车辆停入停车场后1小时内换乘其他出行方式)。

步骤311，在个人支付账户金额变更后，系统将会向普适化车载终端发送通知消息，向车主反馈相关情况。

如图6所示，系统在城市三环处规划建设大型停车场、地铁站、公交枢纽和共享单车租赁点，此四者构成换乘平台，停车费、公交费和租车费都可用个人支付账户来支付，可鼓励市民使用公共交通工具，降低私家车使用频率，从而缓解城市交通压力，促进城市公共交通事业发展。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。