一种停车电子收费系统组件的制作方法

本实用新型涉及一种智能交通与物联网领域中车辆收费的系统组件，特别是涉及一种停车电子收费系统组件。

背景技术：

目前，随着城市汽车保有量迭创新高，可供车辆停放的道路资源一天比一天少，行车路况也是拥堵频发，已引起社会各界高度重视，倡议使用类似高速公路ETC收费技术加快城市管理尤其是促进智慧交通建设的呼声日益高涨。但是，囿于ETC技术的先天不足，相关设备转化为适配于各种低速低成本、尤其是资源节约型、无人值守型静态停车收费业务应用，尚需时日，为了满足城市智慧交通建设的迫切需要，有必要提出一种立竿见影便民利民的快速解决方案。

现有发明专利“一种基于信息融合的智能交通人、车、路的信息处理方法及系统”（授权公告号：CN 102087786 B）所公开的技术方案，以不停车电子收费为着力点，对静态停车电子收费处理场景下所特有的高精度低功耗少投入等业务需求，存在一定的方案设计盲点，有必要对路侧设备视频部分与射频部分的架构设计做进一步完善；现有发明专利“一种具有太阳能采集机制的路侧设备”（授权公告号：CN 102881052 B）所公开的技术方案，并没有针对静态停车应用披露进一步的详细优化设计方案，是故有需要根据现有公开已知方案提出最新且最优的解决方案；现有实用新型专利“车主Mkey”（授权公告号：CN 203165034 U）所公开的技术方案，其广域人车路信息频道处理单元不能适应于静态停车对3米范围内精准唤醒的技术要求，也需要进行优化改进。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种停车电子收费系统组件。

本实用新型解决所述的技术问题可通过采用以下技术方案来实现：

设计、使用一种停车电子收费系统组件，包括：车位型路侧设备RSE，车辆检测器，非接触式IC卡和/或车主Mkey，后端系统；所述车辆检测器与所述车位型路侧设备RSE或所述后端系统无线相连；所述车位型路侧设备RSE与所述非接触式IC卡和/或车主Mkey无线相连，与所述后端系统有线或无线相连；所述车位型路侧设备RSE，是一种基于车位与所述非接触式IC卡和/或车主Mkey进行无线通讯以实现停车扣费的专用设备，包括：太阳能自供电管理单元、处理器、无线通讯器及其收发天线、联机数据通讯接口及安全访问模块；所述处理器与所述无线通讯器及其收发天线、所述联机数据通讯接口有线连接，所述安全访问模块与所述处理器或所述无线通讯器有线相连，所述太阳能自供电管理单元与所述车位型路侧设备RSE内其它部件电连接；所述车辆检测器，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否和/或移动方向进行检测判断，并通过无线方式提供车辆到达或离开信息到所述车位型路侧设备RSE或所述后端系统，所述无线方式，包括：2.45GHz或300-928MHz特定频段无线通讯，或NB-IOT、LPWAN；所述非接触式IC卡，为可用于支付停车费用的非接触式智能卡；所述车主Mkey，是一种可随身携带或固定安装于车内的、通过无线空中接口与所述车位型路侧设备RSE进行通讯从而能用于自动收费的车辆人员信息化设备，其包括：电源管理单元、智能卡安全芯片及与其有线相连的局域人车信息频道处理单元，所述局域人车信息频道处理单元包括：2.45GHz或300-928MHz特定频段收发器，红外或115-140KHz特定频点唤醒器；所述后端系统，主要用于接收及汇总收费车位上所述车位型路侧设备RSE及所述车辆检测器所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时扣费、银行结算处理。

作为本实用新型的一个改进，所述车位型路侧设备RSE可通过增加与其内部所述处理器有线相连的图像传感器组件，能现场抓拍车牌/车位图像并传输到后端系统以作收费取证，或进一步由所述后端系统进行车牌识别和/或车位占位识别处理。

作为本实用新型的又一个改进，所述车位型路侧设备RSE除了可以现场抓拍车牌/车位图像并传输到后端系统以作收费取证以外，还可通过增加车牌识别和/或车位占位识别功能，对所抓拍到的车牌/车位图像进行就地识别而无需再通过后端系统进行车牌识别和/或车位占位识别处理。

进一步地，所述处理器，是指微处理器、单核或多核DSP数字信号处理器、ARM处理器之其中一项或多项的组合。

所述无线通讯器及其收发天线，是所述处理器与外部设备、车辆检测器、非接触式IC卡和/或车主Mkey进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，包括：非接触式IC卡读卡器及其触发机制、红外激励器、115-140KHz特定频点激励器、300-928MHz特定频段收发器、2.45GHz收发器之其中一项或多项组合的通讯器及其所需配套的收发天线。

所述联机数据通讯接口，是指所述处理器与外部设备、后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，包括：有线和/或无线数据通讯接口，所述有线数据通讯接口包括UART、USB或TCP/IP网络接口；所述无线数据通讯接口包括：NB-IOT、300-928MHz特定频段收发器、LPWAN、GPRS/3G/4G/5G、WiFi、蓝牙、ANT、ZigBee或特定协议的无线网络通讯部件及其配套的收发天线。

所述图像传感器组件，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述处理器采集图像所需信号的一系列部件的总称；所述图像传感器，包括：CCD或CMOS图像传感器。

所述安全访问模块，是一种用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或可以脱机完成金融交易的信息安全部件，包括：PSAM消费安全访问模块或ESAM嵌入式安全访问模块，和/或内置于所述处理器或所述无线通讯器的包含授权密钥在内的安全访问软硬件模块。

所述太阳能自供电管理单元，是指使用太阳能进行充电从而可持续为内部各负载供电的专用电路，包括：稳压电路，一组或多组顺序串联的太阳能电池板、能量采集芯片、储能器件、二极管；每组内，所述能量采集芯片的输入端与所述太阳能电池板有线相连，输出端与所述储能器件的输入端有线相连，所述二极管的输入端与所述储能器件的输出端有线相连，输出端与所述稳压电路的输入端有线相连，所述稳压电路的输出端与所述车位型路侧设备RSE内部各负载电连接；更进一步地，所述太阳能电池板，为单晶硅、多晶硅或非晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性；所述储能器件，为电池电容器、超级电容、复合电容、可充电锂电池或薄膜电池。

同现有技术相比较，本实用新型一种停车电子收费系统组件，具有如下技术效果：1. 通讯范围控制精准，人工自助刷卡有效距离在10cm以内，红外或低频唤醒从而激活车主Mkey实现全自动收费其作用范围在3米以内，均不会因误读而导致误收费；2. 解决了传统路侧设备对市电供电的严重依赖，产品可灵活安装，环保节能的同时也加快了产品部署速度，大大降低了产品推广的门槛与难度；3. 支付方式可选，用户可使用非接触式IC卡自助付费，也可使用车主Mkey自动付费，大大方便了司机用户，也拓展了已有非接触式IC卡，尤其是公交卡、市民卡等的使用范围，使得其应用面一下子可延伸至路边停车缴费；同时，也通过车牌/车位图像抓拍与识别，使得系统整体自动化程度高，取证完备，可节约运营方大量的人力物力，为无人值守路边停车电子收费创造了技术条件。

附图说明

图1是本实用新型一种停车电子收费系统组件的原理方框示意图；

图2是车位型路侧设备RSE的结构原理示意图；

图3是太阳能自供电管理单元结构原理示意图；

图4是车主Mkey结构原理示意图；

图5是所述应用实施例一的车位设备布局示意图；

图6是用于实施例一的车位型路侧设备RSE结构原理示意图；

图7是所述应用实施例二的车位设备布局示意图；

图8是用于实施例二的车位型路侧设备RSE结构原理示意图。

具体实施方式

本实用新型一种停车电子收费系统组件能够适用于未来城市路边停车电子收费管理，以下面两个优选实施例作进一步详述：

实施例一、单纯使用非接触式IC卡用于路边停车电子收费

参照图1所示，本实施例中的一种停车电子收费系统组件，包括：车位型路侧设备RSE 1，车辆检测器2，非接触式IC卡391，后端系统4；所述车辆检测器 2与所述车位型路侧设备RSE 1无线相连；所述车位型路侧设备RSE 1与所述非接触式IC卡 391无线相连，与所述后端系统无线相连；所述车位型路侧设备RSE 1，是一种基于车位与所述非接触式IC卡391进行无线通讯以实现停车扣费的专用设备，如图2所示，包括：太阳能自供电管理单元18、处理器1020、无线通讯器111及其收发天线112、联机数据通讯接口121及安全访问模块14；具体如图6所示，所述处理器1020与所述无线通讯器111及其收发天线112、所述联机数据通讯接口121有线连接，所述安全访问模块14与所述处理器1020有线相连，所述太阳能自供电管理单元18与所述车位型路侧设备RSE 1内其它部件电连接；所述车辆检测器2，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否和/或移动方向进行检测判断，并通过无线方式提供车辆到达或离开信息到所述车位型路侧设备RSE 1，所述无线方式是2.45GHz无线通讯；所述非接触式IC卡391，为可用于支付停车费用的公交一卡通；所述后端系统，主要用于接收及汇总收费车位上所述车位型路侧设备RSE 1及所述车辆检测器2所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时扣费、银行结算处理。

本例中，所述处理器1020，从功能及功耗考虑，作为最优，使用微处理器。

所述无线通讯器111及其收发天线112，是所述处理器1020与车辆检测器2及非接触式IC卡391进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，包括：非接触式IC卡读卡器及其触发机制1114及其收发天线1124、433MHz收发器1115及其收发天线1125。

所述联机数据通讯接口121，是指所述处理器与后端系统进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，由于仅传输短数据，作为最优，使用NB-IOT通讯模块1211及其配套的收发天线1221。

所述安全访问模块14，是一种用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或可以脱机完成金融交易的信息安全部件，按一般公交一卡通的配置方式，选用PSAM消费安全访问模块。

如图3所示，所述太阳能自供电管理单元18，是指使用太阳能进行充电从而可持续为内部各负载供电的专用电路，包括：稳压电路9，一组或n组顺序串联的太阳能电池板5、能量采集芯片6、储能器件7、二极管8；每组内，所述能量采集芯片6的输入端与所述太阳能电池板5有线相连，输出端与所述储能器件7的输入端有线相连，所述二极管8的输入端与所述储能器件6的输出端有线相连，输出端与所述稳压电路9的输入端有线相连，所述稳压电路9的输出端与所述车位型路侧设备RSE内部各负载电连接；为了能够满足树荫下采集到足够的能量，作为最优，本例中n取值为4，即配置四组充电模组并联起来输入至稳压电路9；更进一步地，所述太阳能电池板5，为弱光型多晶硅太阳能电池板；所述能量采集芯片6，具有MPPT最大功率点跟踪、控制功能，并具备微瓦级能量采集能力及低功耗特性，作为最优，本例选用TI公司的BQ25504或BQ25505芯片；所述储能器件，为锂电池电容器。

以下结合图5，进一步详述实施过程步骤：

A.设置后端系统，用于停车电子收费公交一卡通资料往来、停车计时收费数据处理及电子扣费账务管理等；

B.设置车位型路侧设备RSE，为了节省设备投入，采用每两个车位共享一个车位型路侧设备RSE的方式；

C.设置车辆检测器，安装于车位上以对车辆的存在与否进行检测判断，然后通过无线连接方式把车辆到达或离开信息传输给车位型路侧设备RSE；

D.如图5所示，当车辆停进1车位时，车位型路侧设备RSE获得车辆检测器-1的车辆到达信息后，开始进行计时，并把车辆到达时间及1车位编号传输给后端系统；同时，若司机触发非接触式IC卡读卡器及安全访问模块以刷卡认证时，也同时上传相关信息给后端系统作进一步处理，如通知现场稽查人员使用便携式工具拍照取证等；当超过免费停车时间仍未有刷卡认证时，视为违章停车，作报警处理；

E.当1车位司机在开车离开前在车位型路侧设备RSE上触发非接触式IC卡读卡器及安全访问模块以刷卡缴费时，相关信息也一并上传后端系统作处理；当发生逃费等异常情况时，也由后端系统做后续进一步处理；

F.当后端系统从1车位路侧设备RSE间接获得车辆检测器-1的车辆离开信息后，立即进行车辆离开及结算业务处理，最终完成一笔停车电子收费交易。

实施例二、使用非接触式IC卡、车主Mkey及图像传感器组件用于路边停车电子收费

参照图1所示，本实施例中的一种停车电子收费系统组件，包括：车位型路侧设备RSE 1，车辆检测器2，非接触式IC卡391和车主Mkey 3，后端系统4；所述车辆检测器2与所述车位型路侧设备RSE 1无线相连；所述车位型路侧设备RSE 1与所述非接触式IC卡391和车主Mkey 3无线相连，与所述后端系统无线相连；所述车位型路侧设备RSE 1，是一种基于车位与所述非接触式IC卡391和车主Mkey 3进行无线通讯以实现停车扣费的专用设备，如图2所示，包括：太阳能自供电管理单元18、处理器1020、无线通讯器111及其收发天线112、联机数据通讯接口121及其收发天线122、图像传感器组件191及安全访问模块14；所述处理器1020与所述无线通讯器111、所述联机数据通讯接口121、所述图像传感器组件191、所述安全访问模块14有线连接，所述太阳能自供电管理单元18与所述车位型路侧设备RSE 1内其它部件电连接；所述车辆检测器2，安装于收费车位上，能对车辆的存在与否和/或移动方向进行检测判断，并通过无线方式提供车辆到达或离开信息到所述车位型路侧设备RSE 1，所述无线方式为2.45GHz无线通讯；所述非接触式IC卡391，为可用于支付停车费用的非接触式智能卡，本例选用当地通行的可用于支付停车费用的公交一卡通；所述车主Mkey 3，是一种可随身携带或固定安装于车内的、通过无线空中接口与所述车位型路侧设备RSE 1进行通讯从而能用于自动收费的车辆人员信息化设备，可无须人工操作即能实现自动识别与自动收费，如图4所示，其包括：电源管理单元65、智能卡安全芯片60及与其有线相连的局域人车信息频道处理单元62，所述局域人车信息频道处理单元62包括：2.45GHz收发器6211及其收发天线6221，及115-140KHz特定频点唤醒器6212及其接收天线6222；所述后端系统4，主要用于接收及汇总收费车位上所述车位型路侧设备RSE 1及所述车辆检测器2所产生的各种过程信息，以进行数据处理、计时扣费、银行结算处理。

如图8所示，本例中，所述处理器1020，由于涉及到图像采集，从功能及功耗综合考虑，作为最优，使用微处理器10搭配单核DSP数字信号处理器20；所述图像传感器组件191与所述单核DSP数字信号处理器有线相连，所述微处理器10与所述单核DSP数字信号处理器20、所述安全访问模块14、所述无线通讯器111及所述联机数据通讯接口121有线相连。

所述无线通讯器111及其收发天线112，是所述微处理器10与所述车辆检测器2、非接触式IC卡391和车主Mkey 3进行空中数据传递、实时认证、加密通讯或完成金融交易的通讯连接部件，包括：非接触式IC卡读卡器及其触发机制1114和收发天线1124、115-140KHz特定频点激励器1116及其发射天线1126、2.45GHz收发器1115及其收发天线1125；所述115-140KHz特定频点激励器1116，专用于唤醒所述车主Mkey，为了避免受现有汽车无钥匙进入PKE所普遍使用的125KHz信号干扰而产生误触发，作为最优，使用133KHz作为本例激励唤醒车主Mkey工作的频点，相应地，所述车主Mkey 3中的局域人车信息频道处理单元62也设置使用133KHz唤醒器6212。

所述联机数据通讯接口121，是指所述微处理器10与外部设备、后端系统等进行组网通讯、实时认证、加密通讯或完成金融交易的外部联接接口，由于存在数据量较大的抓拍图片，作为最优，使用470-510MHz收发器1211及其收发天线1221，以无线通讯方式通过所述外部设备与所述后端系统4 进行连接；所述外部设备为具有470-510MHz收发器及GPRS通讯部件的路侧设备，是后端系统的前置设备（下称“无线网关”）。

所述图像传感器组件191，是将镜头出来的光学图像通过图像传感器及其配套电路输出为所述单核DSP数字信号处理器20采集图像所需信号的一系列部件的总称，用于现场抓拍车牌/车位图像以作收费取证；所述图像传感器，作为最优，选用CMOS图像传感器。

所述安全访问模块14，是一种用于进行安全计算与安全存取、实时认证、加密通讯或可以脱机完成金融交易的信息安全部件，作为最优，本例使用PSAM消费安全访问模块以适配公交一卡通、使用内置于所述微处理器10的安全访问软硬件模块以适配所述车主Mkey 3。

所述太阳能自供电管理单元18，与实施例一相同，在此不再赘述；同理，由于实施例二基本上涵盖了实施例一，因此有关非接触式IC卡相关实施详细说明，接下来也不再赘述。

以下结合图7，进一步详述实施过程步骤：

A.设置后端系统，用于停车电子收费注册登记、停车计时收费数据处理及银行结算；所述注册登记主要是建立从车主Mkey获取的收费要件信息与银行托收扣费账户之间的匹配绑定关系；

B.设置车位型路侧设备RSE，有别于实施例一，本例每一个车位均对应安装一套车位型路侧设备RSE，且安装于取得最佳无线通讯效果的顺向停车路边一侧车辆后视镜附近的路牙位置，使用2车位路侧设备RSE抓拍1车位上车辆尾部车牌/车位图像；

C.设置车辆检测器，安装于车位上以对车辆的存在与否进行检测判断，然后通过无线连接方式把车辆到达或离开信息传输给相关车位型路侧设备RSE；

D.图7中，当车辆停进1车位时，相关车位型路侧设备RSE收到车辆检测器-1的车辆到达信息后，2车位路侧设备RSE启动视频抓拍以采集车牌/车位图像，与此同时，1车位路侧设备RSE也同时启动无线通讯器中的133KHz激励器、2.45GHz收发器及安全访问模块协调工作，车主Mkey先是被133KHz唤醒器唤醒，然后通过2.45GHz收发器与车位型路侧设备RSE应答通讯以提供收费要件信息；1车位的相关采集信息，包括：车辆到达时间、车牌/车位图像及从车主Mkey获取的收费要件信息等由车位型路侧设备RSE分别通过无线网关传输给后端系统；

E.后端系统通过无线网关收到相关车位型路侧设备RSE的车位采集信息后，开始进行停车计时后续处理；

F.当后端系统通过无线网关从车位型路侧设备RSE获得车辆检测器-1的车辆离开信息后，立即进行停车计费、收费及银行结算处理，从而完成一笔停车电子收费交易。