一种多功能定位计费装置和系统的制作方法

本发明涉及一种多功能定位计费装置和系统。

背景技术：

我国自1988年开通首条高速公路以来，高速公路收费技术及相关的设备设施不断发展。最初是使用通行券，收费人员根据车辆在高速路入口和出口之间分发的通行券标识确定行驶里程进行计价收费。随着经济的发展，高速公路里程增加，行驶车辆越来越多，纸质的标记收费方式逐渐被人工半自动化的计算机收费系统替代。司机在高度路入口处领取磁卡，该磁卡能够被计算机设备进行读写，从而能够确定车辆在入口和出口处的标记信息，对行驶车辆进行计价收费。但是，由于磁卡的物理特性导致在实际应用过程中存在许多问题，例如设备寿命短、出错率高、维护成本高、记录信息量有限等问题，限制了该技术的进一步发展。得益于20世纪下半叶半导体科技的飞速发展，非接触式ic卡收费系统迅速取代了磁卡系统，由于不需要与设备进行机械接触，大大提高了使用寿命，基于半导体芯片的读取、存储设备在可靠性和安全性方面也具有显著的优势。电子不停车收费（etc）技术是目前较为广泛采用的新型收费技术，利用车载端与收费站路边的读写设备进行近距离通讯，实现计价收费。但是etc系统纯粹用于费用结算，随着高速公路用户需求的日益复杂，在计价收费的同时表现出了更多方面的市场需求，例如位置服务能力以及基于位置服务的相关配套服务能力，现有技术对这些需求尚未有支持，主要体现在：目前高速公路计费卡纯粹用于费用结算，未包含有北斗定位等相关功能，对高速公路的行车位置尚未有技术支撑；当前高速公路车辆安全监控主要通过摄像头，然而受限于部署成本、运营商信号覆盖等多方面原因，全路段的车辆安全监控难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多功能定位计费装置和系统，从系统性能和成本上找到了更优平衡点，符合高速公路计费产品作为普通民用电子产品的市场定位与功能要求，不仅能够实现对高速公路计价收费，而且基于北斗卫星系统对整个行车路段进行位置数据采集和传输，能够给用户提供更加丰富的服务能力，包括安全监控、道路预警等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多功能定位计费装置，它包括主控单元、北斗/gps模块、射频单元、通信传输单元、第一功放单元、第二功放单元、至少两根天线、sos单元、sim单元、充电接口单元、音频接口单元、gpio接口、显示单元和传感器单元；所述的第一功放单元的一端连接天线，另一端与北斗/gps模块的输入输出端口连接，北斗/gps模块与主控单元的定位控制端口连接；所述的第二功放单元的一端连接天线，另一端连接射频单元的输入输出端，射频单元与主控单元的射频控制端口连接；所述的通信传输单元与主控单元的通信控制端口连接，所述的sos单元与主控单元的控制接口连接；所述sim单元的输入输出端与控制单元的控制输入输出端连接；所述的充电接口单元与主控单元的电源控制接口连接，所述的音频接口单元与主控单元的音频控制接口连接，所述的gpio接口与主控单元的扩展控制接口连接，所述的显示单元与主控单元的显示控制接口连接，所述的传感器单元通过iic总线与主控单元的传感控制接口连接。

所述的充电接口单元为磁吸充电接口。

所述的通信传输单元为gsm/gprs模块。

所述的传感器单元为加速度传感器。

所述的sos单元设置有sos按键。

进一步，它还包括gpio接口，所述的gpio接口与主控单元的通用控制接口连接。

进一步，它还包括充电锂电池和麦克风，所述的充电锂电池与充电接口单元连接，所述的麦克风与音频接口单元连接。

进一步，它还包括多路传感器接口，所述的多路传感器接口与主控单元的传感器扩展控制接口连接。

一种基于多功能定位计费装置的系统，它包括所述的多功能定位计费装置、与所述多功能定位计费装置的射频单元连接的计费和结算系统、与所述多功能定位计费装置的北斗/gps模块连接的gnss系统、与所述多功能定位计费装置的sos单元连接的sos求助系统。

所述的计费和计算系统为高速公路计费和结算系统，所述的gnss系统为北斗卫星系统，所述的sos求助系统为高速公路紧急事故处理通信系统。

本发明的有益效果是：本发明与现有技术比较，采用北斗+2g/gprs+rfid技术，实现：

1）计费和结算功能，实现替代现有的落后高速路收费系统；

2）基于北斗定位技术，准确采集车辆在高速公路全路段的位置数据；

3）基于gprs数据回传技术，解决位置数据的实时回传；

4）具备sos求助功能，当车辆出现故障、事故等突发情况，让驾驶者和乘客拥有除手机外的通信求助通道；

5）该装置能够同时基于北斗和gprs进行相互之间的协同交互，以及与后台通信，在gprs网络信号没有覆盖的地方可以选用北斗卫星通信功能，在无法接收北斗卫星信号的地方可以选用gprs网络，具有多种通信网络通信能力；

6）从系统性能和成本上找到了更优平衡点，符合高速公路计费产品作为普通民用电子产品的市场定位与功能要求，不仅能够实现对高速公路行驶里程计价收费，而且基于北斗卫星系统对整个行车路段进行位置数据采集和传输，能够给用户提供更加丰富的服务能力，包括安全监控、道路预警等；

7）配备该装置在车载端，当车辆出现故障、事故等突发情况时，驾驶者和乘客拥有除手机外的通信求助通道。

附图说明

图1为本发明的装置结构图；

图2为本发明的系统结构图；

图3为本发明的实施例之一用于道路安全的预警流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种多功能定位计费装置，它包括主控单元、北斗/gps模块、射频单元、通信传输单元、第一功放单元、第二功放单元、至少两根天线、sos单元、sim单元、充电接口单元、音频接口单元、gpio接口、显示单元和传感器单元；所述的第一功放单元的一端连接天线，另一端与北斗/gps模块的输入输出端口连接，北斗/gps模块与主控单元的定位控制端口连接；所述的第二功放单元的一端连接天线，另一端连接射频单元的输入输出端，射频单元与主控单元的射频控制端口连接；所述的通信传输单元与主控单元的通信控制端口连接，所述的sos单元与主控单元的控制接口连接；所述sim单元的输入输出端与控制单元的控制输入输出端连接；所述的充电接口单元与主控单元的电源控制接口连接，所述的音频接口单元与主控单元的音频控制接口连接，所述的gpio接口与主控单元的扩展控制接口连接，所述的显示单元与主控单元的显示控制接口连接，所述的传感器单元通过iic总线与主控单元的传感控制接口连接。

所述的充电接口单元为磁吸充电接口。

所述的通信传输单元为gsm/gprs模块。

所述的传感器单元为加速度传感器。

所述的sos单元设置有sos按键。

进一步，它还包括gpio接口，所述的gpio接口与主控单元的通用控制接口连接，gpio接口用于连接led系统工作指示灯。

进一步，它还包括充电锂电池和麦克风，所述的充电锂电池与充电接口单元连接，所述的麦克风与音频接口单元连接。

进一步，它还包括多路传感器接口，所述的多路传感器接口与主控单元的传感器扩展控制接口连接。

一种基于多功能定位计费装置的系统，它包括所述的多功能定位计费装置、与所述多功能定位计费装置的射频单元连接的计费和结算系统、与所述多功能定位计费装置的北斗/gps模块连接的gnss系统、与所述多功能定位计费装置的sos单元连接的sos求助系统。

所述的计费和计算系统为高速公路计费和结算系统，所述的gnss系统为北斗卫星系统，所述的sos求助系统为高速公路紧急事故处理通信系统。

本发明应用在高速公路收费站和高速公路行车场景中，车辆经过收费站时分发北斗计费卡，记录车辆进入位置，在行车过程中，该计费卡通过北斗卫星，实时采集行车位置数据，并将其回传到高速公路监控系统，车辆出高速时，返还该卡进行费用计算，同时收费站对该卡进行充电，以备下次使用。

本发明的具体场景主要分为下述五个场景：

场景1：计费和结算

当车辆通过高速公路入口/出口，管理员通过rfid给卡证标记，为进入高速的车辆打上标记，为离开高速的车辆计费，结算高速公路过路费，该场景与现有模式相同；

场景2：充电场景

本发明的磁吸充电接口设计使得设备待机时间长，使用待机时间为2-3天，典型应用场景中能持续工作12小时；当车辆离开高速交还卡证时，管理员将卡证放置于座式充电器上对卡证进行充电，充电时间为30分钟即可充满；

场景3：定位场景

车辆在高速公路行驶过程中，卡证每分钟采集一次卫星点位，并由gprs通道将数据传输到后台系统，通过后台系统，能实时获取车辆当前所处位置、时速和相关的状态信息，极大提高行车安全；

场景4：紧急提醒和通告

当高速公路发生紧急事故，系统会自动对事故发生地附近n公里内（支持系统定义）的车辆推送前方事故告警提示，极大避免高速公路上的连环事故发生；

场景5：sos求助电话

当车辆在行驶过程中遇到事故，使用卡证上的sos通话求助功能，系统可将话务自动分发至对应路段的高速公路紧急事故处理单位，第一时间对事故进行处理和排险；

如图3所示，在行车过程中，本发明的车载端根据预设频率采集定位信息并实时回传至服务器侧，服务器通过高速入口、定位信息和轨迹信息判断行车方向，该信息既可以判断车辆行驶速度，当位置出现停滞时，系统对定位点进行判断，确实是否在收费站、休息区等安全停车位置，若非，则出现疑似事故预警，将对该点位周围设定距离范围内的行驶车辆推送语音告警信息，预防连环事故的发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。