一种ETC自动收费系统及方法与流程

本发明涉及车辆自动收费技术领域，具体涉及一种etc自动收费系统及方法。

背景技术：

目前，不停车电子收费系统etc已实现了全国联网，一卡走遍全国已成为现实。在这个大背景下，全国各地都在大力推广etc，etc的使用量必须增加。在理想的情况下，车辆在经过etc专用通道时，车载单元(onboardunit，obu)与所在车道上的路侧单元(roadsideunit，rsu)设备通过专用短程通讯技术(dedicatedshortrangecommunications，dsrc)实现交易并扣款，扣款完成后，车道栏杆机抬杆放行。

但是在实际应用中，当安装有车载电子标签的车辆通过etc车道出口时，会遇到ic卡余额不足以支付车辆实际通行费，这样车主就需要退出etc车道去走人工车道使用现金支付通行费或者etc车道需要人工值守以处理ic卡余额不足，再或者车主所携带现金不足以支付所需通行费等状况，这几种情况会大大降低etc车道的通行效率，增加维护成本。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种etc自动收费系统及方法，能够实现etc收费的完全自动化，使得用户ic卡内余额不足时，能够通过非人工的自动有效支付确保车辆顺利驶出etc收费站，提高了etc收费实际应用的车辆通过效率。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种etc自动收费系统，所述系统包括车载电子标签、收费通道，以及，设置在收费岗亭内的电脑设备、设置在所述收费通道内的etc主天线和栏杆机，所述电脑设备连接所述etc主天线和栏杆机；

所述系统还包括：与所述电脑设备连接的支付设备；

所述etc主天线设置在所述收费通道的进入端，且所述etc主天线的信号发射端朝向所述进入端，用于识别预设范围内的车辆中的所述车载电子标签；

所述栏杆机设置在所述收费通道的离开端；

所述支付设备设置在所述etc主天线与所述栏杆机之间。

进一步地，所述车载电子标签中设有储能单元，且所述储能单元上设有充电线插口，使得设置在车辆内的所述车载电子标签用充电线与该车辆的供电装置连接。

进一步地，所述支付设备包括：竖直设置在所述收费通道一侧地面上的设备本体、设置在所述设备本体内的二维码生成装置和读卡器，以及，设置在所述设备本体的同侧外壁上的显示屏和插卡口；

所述二维码生成装置与所述显示屏连接，使得所述显示屏显示由所述二维码生成装置生成的二维码图形；

所述读卡器与所述插卡口连接，使得读卡器经所述插卡口读取外部插入的银行卡信息。

进一步地，所述支付设备还包括伸缩档板和伸缩架；

所述伸缩档板设置在所述设备本体的顶端，且当所述伸缩挡板处于伸出状态时，所述伸缩挡板与所述显示器在所述设备本体外壁的同侧；

所述伸缩架设置在所述显示屏与设备本体之间。

进一步地，所述支付设备还包括：设置在所述设备本体上的语音提示器和位移传感器；

所述语音提示器与所述电脑设备连接；

所述位移传感器与所述显示屏连接，且所述位移传感器的检测端朝向所述进入端设置。

进一步地，所述系统还包括：与所述电脑设备连接的etc备用天线和重新识别提示板；

所述etc备用天线设置在所述etc主天线与支付设备之间的远离地面的位置处，且所述etc备用天线的信号发射端朝向所述进入端；

所述重新识别提示板设置在所述etc备用天线下方的所述收费通道的一侧。

进一步地，所述系统还包括：设置在所述收费通道内的太阳能板；

所述太阳能板连接至电脑设备和支付设备。

另一方面，本发明还提供一种etc自动收费方法，所述方法应用所述的etc自动收费系统实现，所述方法包括：

若所述电脑设备判定当前车辆对应的ic卡余额不足，则获取当前车辆对应的扣费信息；

若所述电脑设备根据当前车辆的扣费信息判定当前车辆的ic卡余额不足，则将该车辆对应的扣费信息发送至所述支付设备；

所述支付设备将所述扣费信息及该扣费信息对应的二维码显示在所述支付设备的显示屏上，使得当前车辆内用户选择根据所述扣费信息进行刷卡支付，或者扫描所述二维码进行手机端支付；

所述支付设备在当前车辆内用户完成支付后生成支付成功信息，并将所述支付成功信息发送至所述电脑设备；

以及，所述电脑设备根据所述支付成功信息控制所述栏杆机进行抬杆操作。

进一步地，所述若所述电脑设备根据当前车辆的扣费信息判定当前车辆的ic卡余额不足，则将该车辆对应的扣费信息发送至所述支付设备，包括：

所述电脑设备获取当前车辆的扣费信息；

若所述电脑设备根据当前车辆的扣费信息判定当前车辆对应的ic卡余额不足，则获取当前车辆对应的ic卡的应用维护密钥，并将所述应用维护密钥发送至当前车辆的车载电子标签；其中，所述ic卡设置在所述车载电子标签内；

所述车载电子标签根据所述应用维护密钥更新当前车辆的本次过站信息；

所述车载电子标签向所述etc主天线发送更新确认信息，使得所述etc主天线将所述更新确认信息发送至所述电脑设备；

以及，所述电脑设备将该车辆对应的扣费信息发送至所述支付设备。

进一步地，所述支付设备将所述扣费信息及该扣费信息对应的二维码显示在所述支付设备的显示屏上，使得当前车辆内用户选择根据所述扣费信息进行刷卡支付，或者扫描所述二维码进行手机端支付，包括：

所述支付设备接收所述扣费信息，并根据所述扣费信息生成二维码；

所述支付设备将所述扣费信息及该扣费信息对应的二维码显示在所述支付设备的显示屏上，使得当前车辆内用户选择根据所述扣费信息进行刷卡支付，或者扫描所述二维码进行手机端支付。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种etc自动收费系统及方法；系统包括车载电子标签、收费通道，以及，设置在收费岗亭内的电脑设备、设置在所述收费通道内的etc主天线和栏杆机，电脑设备连接etc主天线和栏杆机；系统还包括：与电脑设备连接的支付设备；etc主天线设置在收费通道的进入端，且etc主天线的信号发射端朝向进入端，用于识别预设范围内的车辆中的车载电子标签；栏杆机设置在收费通道的离开端；支付设备设置在etc主天线与栏杆机之间。本发明能够实现etc收费的完全自动化，使得用户ic卡内余额不足时，能够通过非人工的自动有效支付确保车辆顺利驶出etc收费站，提高了etc收费实际应用的车辆通过效率，并降低了人员维护成本，以及，提高了整个etc自动收费系统的运行可靠性，提高了etc收费实际应用的车辆通过的成功率。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种etc自动收费系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明的车载电子标签的结构示意图；

图3是本发明的支付设备的结构示意图；

图4是本发明的一种etc自动收费系统的另一种具体实施方式的结构示意图；

图5是本发明的一种etc自动收费方法的流程图；

图6是本发明的etc自动收费方法中步骤100的流程示意图；

图7是本发明的etc自动收费方法中步骤200的流程示意图；

图8是本发明应用例中车道软件、交易rsu和收费终端之间的关系结构示意图；

图9是本发明应用例中的收费终端的结构示意图；

图10是本发明应用例的etc自动收费方法的一种具体实施方式的流程示意图；

图11是本发明应用例的etc自动收费方法的另一种具体实施方式的流程示意图；

其中，1-收费通道；11-进入端；12-离开端；2-车载电子标签；21-储能单元；3-电脑设备；4-etc主天线；5-栏杆机；6-支付设备；61-设备本体；62-二维码生成装置；63-读卡器；64-显示屏；65-插卡口；66-二维码图形；67-伸缩档板；7-etc备用天线；71-重新识别提示板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作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。

本发明的实施例一提供了一种etc自动收费系统的一种具体实施方式，参见图1，所述etc自动收费系统具体包括如下内容：

所述系统包括车载电子标签2、收费通道1，以及，设置在收费岗亭内的电脑设备3、设置在所述收费通道1内的etc主天线4和栏杆机5，所述电脑设备3连接所述etc主天线4和栏杆机5，所述etc主天线4设置在所述收费通道1的进入端11，且所述etc主天线4的信号发射端朝向所述进入端11，用于识别预设范围内的车辆中的所述车载电子标签2；所述栏杆机5设置在所述收费通道1的离开端12。可以理解的是，所述车载电子标签2设置在前往etc自动收费站的车辆内，车辆进入etc主天线4的信号辐射范围内时，车载电子标签2被etc主天线4读取到其中的ic卡信息，所述ic卡信息中包括车辆的过站信息及卡内余额等；etc主天线4在接收到ic卡信息后，将该信息发送给电脑设备3，电脑设备3获取当前车辆的ic卡余额信息及上次过站信息，通过计算判断若当前车辆的ic卡余额充足时，电脑设备3控制对应后台服务器对ic卡内余额进行扣款，并在扣款成功后控制栏杆机5抬起，对当前车辆放行。

以及，所述系统还包括：与所述电脑设备3连接的支付设备6；且所述支付设备6设置在所述etc主天线4与所述栏杆机5之间。可以理解的是，若所述电脑设备3判定当前车辆对应的ic卡余额不足，则获取当前车辆对应的ic卡的应用维护密钥，并将所述应用维护密钥发送至当前车辆的车载电子标签2；所述车载电子标签2根据所述应用维护密钥更新当前车辆的本次过站信息；所述车载电子标签2向所述etc主天线4发送更新确认信息，使得所述etc主天线4将所述更新确认信息发送至所述电脑设备3；以及所述电脑设备3将该车辆对应的所述扣费信息发送至所述支付设备。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的etc自动收费系统，能够实现etc收费的完全自动化，使得用户ic卡内余额不足时，能够通过非人工的自动有效支付确保车辆顺利驶出etc收费站，提高了etc收费实际应用的车辆通过效率及稳定性，并降低了人员维护成本。

在一种具体实施方式中，参见图2，所述车载电子标签2中设有储能单元21，且所述储能单元21上设有充电线插口，使得设置在车辆内的所述车载电子标签2用充电线与该车辆的供电装置连接。可以理解的是，现有的车载电子标签2为独立的装置，其不可避免会出现电量供应不足等情况，在车辆进入etc主天线4的信号辐射范围内时，可能出现由于车载电子标签2的电量不足而引起的ic卡无法被etc主天线4读取的情况，因此，额外的储能单元21及充电线插口的设置，使得车辆内的供电装置能够随时通过充电线与储能单元21连接，为车载电子标签2进行供电。

从上述描述可知，本发明的实施例通过保证车载电子标签2的充足电量，提高了整个etc自动收费系统的运行可靠性，提高了etc收费实际应用的车辆通过的成功率。

在另一种具体实施方式中，参见图3，所述支付设备6包括：竖直设置在所述收费通道1一侧地面上的设备本体61、设置在所述设备本体61内的二维码生成装置62和读卡器63，以及，设置在所述设备本体61的同侧外壁上的显示屏64和插卡口65；所述二维码生成装置62与所述显示屏64连接，使得所述显示屏64显示由所述二维码生成装置62生成的二维码图形66；所述读卡器63与所述插卡口65连接，使得读卡器63经所述插卡口65读取外部插入的银行卡信息。可以理解的是，车辆在行至支付设备6附近时，选择通过手机扫描支付设备6上的显示屏64中的二维码图形66进行手机支付，或者可以选择在插卡口65插入银行卡，完成刷卡付款；进而通过多种支付方式，保证了用户支付的成功率，进而提高了etc收费实际应用的车辆通过的成功率。

所述支付设备6还包括伸缩档板67和伸缩架；所述伸缩档板67设置在所述设备本体61的顶端，且当所述伸缩挡板处于伸出状态时，所述伸缩挡板与所述显示器在所述设备本体61外壁的同侧；所述伸缩架设置在所述显示屏64与设备本体61之间。可以理解的是，伸缩档板67能够对支付设备6进行遮阳处理，保证用户能够看清显示屏64上的内容。同时伸缩档板67也有遮雨功能，使得雨雪天用户在进行支付操作时不会弄湿衣服。伸缩架能够保证刷卡用户不用下车即可以够到插卡口65。

所述支付设备6还包括：设置在所述设备本体61上的语音提示器和位移传感器；所述语音提示器与所述电脑设备3连接；所述位移传感器与所述显示屏64连接，且所述位移传感器的检测端朝向所述进入端11设置。可以理解的是，语音提示器能够准确向用户提供支付钱款及支付失败或成功提示，位移传感器能够保证显示屏64在车辆接近时开启，无车辆是关闭，进而节约显示屏64的电能。

所述系统还包括：设置在所述收费通道1的内的太阳能板，所述太阳能板连接至电脑设备3和支付设备6。可以理解的是，太阳能板与etc收费站中的原供电装置一起，可以保证电脑设备3和支付设备6的充足电能，进而提高了整个etc自动收费系统的运行稳定性。

本发明的实施例二提供了一种etc自动收费系统的另一种具体实施方式，参见图4，所述etc自动收费系统还具体包括如下内容：

与所述电脑设备3连接的etc备用天线7和重新识别提示板71；所述etc备用天线7设置在所述etc主天线4与支付设备6之间的远离地面的位置处，且所述etc备用天线7的信号发射端朝向所述进入端11；所述重新识别提示板71设置在所述etc备用天线7下方的所述收费通道1的一侧。可以理解的是，采用双天线的方式，其etc备用天线7和etc主天线4功能类似，但是成本低廉，其读取的范围小，只负责栏杆机5前面的范围。当etc主天线4读取失败后，电脑设备3控制etc备用天线7继续读取，因其读写区域小、且车辆处于接近静止状态，所以读写成功率高。

从上述描述可知，本发明的实施例通过etc备用天线7提高了整个etc自动收费系统的运行可靠性，提高了etc收费实际应用的车辆通过的成功率。

本发明的实施例三提供了一种应用上述etc自动收费系统实现的一种etc自动收费方法的一种具体实施方式，参见图5，所述etc自动收费方法具体包括如下内容：

步骤100：若所述电脑设备根据当前车辆的扣费信息判定当前车辆的ic卡余额不足，则将该车辆对应的将所述扣费信息发送至所述支付设备6。

步骤200：所述支付设备6将所述扣费信息及该扣费信息对应的二维码显示在所述支付设备6的显示屏64上，使得当前车辆内用户选择根据所述扣费信息进行刷卡支付，或者扫描所述二维码进行手机端支付。

步骤300：所述支付设备6在当前车辆内用户完成支付后生成支付成功信息，并将所述支付成功信息发送至所述电脑设备3。

步骤400：所述电脑设备3根据所述支付成功信息控制所述栏杆机5进行抬杆操作。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的etc自动收费方法，能够实现etc收费的完全自动化，使得用户ic卡内余额不足时，能够通过非人工的自动有效支付确保车辆顺利驶出etc收费站，提高了etc收费实际应用的车辆通过效率及稳定性，并降低了人员维护成本。

在一种具体实施方式中，参见图6，上述etc自动收费方法中的步骤100具体包括如下内容：

步骤101：所述电脑设备获取当前车辆的扣费信息。

步骤102：若所述电脑设备3根据当前车辆的扣费信息判定当前车辆对应的ic卡余额不足，则获取当前车辆对应的ic卡的应用维护密钥，并将所述应用维护密钥发送至当前车辆的车载电子标签2；其中，所述ic卡设置在所述车载电子标签2内。

步骤103：所述车载电子标签2根据所述应用维护密钥更新当前车辆的本次过站信息。

步骤104：所述车载电子标签2向所述etc主天线4发送更新确认信息，使得所述etc主天线4将所述更新确认信息发送至所述电脑设备3。

步骤105：所述电脑设备3将该车辆对应的所述扣费信息发送至所述支付设备。

在一种具体实施方式中，参见图7，上述etc自动收费方法中的步骤200具体包括如下内容：

步骤201：所述支付设备6接收所述扣费信息，并根据所述扣费信息生成二维码。

步骤202：所述支付设备6将所述扣费信息及该扣费信息对应的二维码显示在所述支付设备6的显示屏64上，使得当前车辆内用户选择根据所述扣费信息进行刷卡支付，或者扫描所述二维码进行手机端支付。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的etc自动收费方法，实现了在用户ic卡内余额不足时，能够通过非人工的自动有效支付确保车辆顺利驶出etc收费站，提高了etc收费实际应用的车辆通过效率及稳定性，

为进一步的说明本方案，本发明还提供了应用上述etc自动收费系统实现的一种etc自动收费方法的应用实例，在该应用实例中，电脑设备3中具体设置有车道软件；etc主天线4具体为一种交易rsu；支付设备6具体为一种收费终端，车载电子标签2具体为车载电子标签obu，该应用实例具体包容如下内容：

如图8所示，etc自动收费系统有车道软件、交易rsu和收费终端三部分组成。车道软件与交易rsu之间通过有线或者无线的方式进行连接，车道软件与收费终端之间也通过有线或者无线的方式进行连接。结合新提出的etc自动收费系统，通过提出一种的etc收费方法，可以很好的解决现有etc自动收费系统的不足，增强了用户的体验感，提升通行效率，降低收费站的维护成本。

如图9所示，etc自动收费系统的收费终端的结构框图。收费终端有电源模块、主控模块、通信模块、显示模块、打印模块、输入模块组成和刷卡模块。

电源模块，用于给收费终端提供供电；

主控模块，与通信模块、显示模块、打印模块、输入模块、刷卡模块相连接，主要用于对接收的数据进行分析，控制显示模块显示信息，控制打印模块进行信息打印，控制输入模块工作，并接收306输入模块输入的信息；

通信模块，包括数据接收单元和数据发送单元，数据接收单元用于接收来自车道软件的数据，数据发送单元用于将缴费信息发送给车道软件；

显示模块，用于显示支付方式及支付结果；

打印模块，用于信息打印；

输入模块，用于支付密码输入。

刷卡模块，用于进行刷卡支付。

基于现有etc自动收费系统存在的缺陷或者不足，本发明提供了一种的etc收费方法，如图10所示，车主通过扫描二维码完成通行费支付，该方法包括以下步骤：

步骤501：当安装有车载电子标签2的车辆驶入etc车道并进入交易rsu的通信区域时，交易rsu发送广播信息帧；

步骤502：obu被交易rsu发送的广播信息帧唤醒，将其基本信息帧vst回复给交易rsu；

步骤503：交易rsu将obu基本信息帧发送给车道软件；

步骤504：车道软件收到基本信息帧后，回复确认信息帧；

步骤505：交易rsu收到确认信息帧后为发送取车辆信息帧给车载电子标签2；

步骤506：车载电子标签2收到取车辆信息帧后回复车辆信息帧给交易rsu；

步骤507：交易rsu将收到的车辆信息解密；

步骤508：交易rsu将车辆信息发送给车道软件；

步骤509：车道软件收到车辆信息帧后，回复确认信息帧；

步骤510：交易rsu发送获取上次过站信息和钱包信息帧给车载电子标签2；

步骤511：车载电子标签2回复过站信息和钱包信息帧给交易rsu；

步骤512：交易rsu将过站信息和钱包信息帧发送给车道软件；

步骤513：车道软件通过对比上次过站信息与本次过站信息，再结合费率计算出此次车辆通行费，然后再比较需缴纳通行费与ic卡内余额，余额不足时，车道收费软件回复本次过站信息给交易rsu；

步骤514：交易rsu从交易psam卡中导出应用维护密钥；

步骤515：在应用维护密钥的保护下，交易rsu通知obu以写记录的形式更新过站信息；

步骤516：obu完成本次过站信息更新后，回复确认信息帧给交易rsu；

步骤517：交易rsu通知obu释放通信链路；

步骤518：交易rsu通知车道软件，本次过站信息更新成功；

步骤519：车道软件发送扣款额信息给收费终端；

步骤520：收费终端将扣款额信息转换成可扫描支付的二维码并通过显示模块将二维码显示出来；

步骤521：车主扫描二维码进行车辆通行费支付；

步骤522：支付成功，收费终端进行收费信息打印；

步骤523：收费终端将支付成功信息通知给车道软件；

步骤524：车道软件收到支付成功信息后控制栏杆机5抬杆。

如图11所示，车主通过刷卡完成通行费支付，该方法包括以下步骤：

步骤601：当安装有车载电子标签2的车辆驶入etc车道并进入交易rsu的通信区域时，交易rsu发送广播信息帧；

步骤602：obu被交易rsu发送的广播信息帧唤醒，将其基本信息帧vst回复给交易rsu；

步骤603：交易rsu将obu基本信息帧发送给车道软件；

步骤604：车道软件收到基本信息帧后，回复确认信息帧；

步骤605：交易rsu收到确认信息帧后为发送取车辆信息帧给车载电子标签2；

步骤606：车载电子标签2收到取车辆信息帧后回复车辆信息帧给交易rsu；

步骤607：交易rsu将收到的车辆信息解密；

步骤608：交易rsu将车辆信息发送给车道软件；

步骤609：车道软件收到车辆信息帧后，回复确认信息帧；

步骤610：交易rsu发送获取上次过站信息和钱包信息帧给车载电子标签2；

步骤611：车载电子标签2回复过站信息和钱包信息帧给交易rsu；

步骤612：交易rsu将过站信息和钱包信息帧发送给车道软件；

步骤613：车道软件通过对比上次过站信息与本次过站信息，再结合费率计算出此次车辆通行费，然后再比较需缴纳通行费与ic卡内余额，余额不足时，车道收费软件回复本次过站信息给交易rsu；

步骤614：交易rsu从交易psam卡中导出应用维护密钥；

步骤615：在应用维护密钥的保护下，交易rsu通知obu以写记录的形式更新过站信息；

步骤616：obu完成本次过站信息更新后，回复确认信息帧给交易rsu；

步骤617：交易rsu通知obu释放通信链路；

步骤618：交易rsu通知车道软件，本次过站信息更新成功；

步骤619：车道软件发送扣款额信息给收费终端；

步骤620：收费终端将扣款额信息转换成可刷卡支付的方式；

步骤621：车主刷卡，通过输入模块输入支付密码进行车辆通行费支付；

步骤622：支付成功，收费终端进行收费信息打印；

步骤623：收费终端将支付成功信息通知给车道软件；

步骤624：车道软件收到支付成功信息后控制栏杆机5抬杆。

从上述描述可知，本发明的应用例可以有效的解决装有车载电子标签2的车辆通过etc车道而ic卡余额不足时所引起的一系列问题，提高了etc车道的通行效率，提升了车主的体验感，节省了维护成本。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。