一种基于激光雷达的高速公路ETC系统的制作方法

本实用新型涉及智能交通技术领域，尤其是涉及一种基于激光雷达的高速公路ETC系统。

背景技术：

随着经济水平的不断发展，城市机动车数量也急剧增加。交通拥堵导致的时间成本增加、交通事故增多、以及尾气排放等问题日益严重的困扰着城市的发展。因此，利用先进的电子、通信以及自动控制技术，升级整个交通系统的智能化程度，以便提升城市交通的通行效率，就成为了一个重要的课题。

作为城市公路的重要衔接部分，高速公路收费站是整个城市交通系统必不可少的一个环节。现有系统中的高速公路收费站，需要车辆停止来进行收费。这样，在车流量的高峰时段，容易造成车辆拥堵。因此，高速公路的ETC系统便是针对这种问题所开发出的一套系统解决方案。而针对不同类型的车辆，其有效识别并采取不同的收费方法始终是需要高速公路收费站需要面对的一个问题，现有的称重等测量方法具有误差率较高，且识别速度较慢等缺点。

技术实现要素：

针对上述高速公路收费站存在的问题，本实用新型提供一种基于激光雷达的高速公路ETC系统，以解决现有ETC系统无法快速、准确辨识车辆类型的缺点，从而实现高速公路ETC通道的车辆有效分类通过，以确保对不同类型车辆的分类计费的快速完成。为了达成上述目标，本实用新型的解决方案包括：

一种基于激光雷达的高速公路ETC系统，其特征在于，所述系统包括通行控制装置、识别装置、计费装置和车道控制系统；

所述通行控制装置用于关闭或开启ETC通道，并检测车辆是否进入或驶离所述ETC通道，将检测信息传输至所述车道控制系统，根据所述检测信息所述车道控制系统控制所述识别装置和所述计费装置运行；

所述识别装置用于识别车辆信息，判断车辆是否符合所述ETC通道的通行高度，并向所述车道控制系统传输车辆信息；

所述计费装置根据所述车辆信息对符合通过条件的所述车辆计费，所述车辆缴费完成后，将缴费信息传输至所述车道控制系统；

所述车道控制系统根据所述车辆信息控制所述计费装置采取预设的计费方案计费，并根据所述计费装置的缴费信息控制所述通行控制装置是否允许允许车辆通过所述ETC通道。

进一步地，所述通行控制装置包括车道前端感应线圈、车道栏杆和车道后端感应线圈；

所述车道前端感应线圈和所述车道后端感应线圈分别安装在所述ETC通道中部的前后两端的地下，并分别将检测信号传输至所述车道控制系统；所述车道前端感应线圈用于检测是否有车辆进入；所述车道后端感应线圈用于检测是否有车辆驶出；

所述车道栏杆横置于所述车道后端感应线圈前端，所述车道栏杆关闭ETC通道，当所述车辆缴费完成后，所述车道栏杆抬起放行车辆。

进一步地，所述通行控制装置包括车道栏杆支架，所述车道栏杆支架安装在所述ETC通道一侧，所述车道栏杆一端与所述车道栏杆支架旋转连接，所述车道栏杆能够围绕所述车道栏杆支架旋转抬起。

进一步地，所述识别装置包括激光雷达、车型分类显示器和车牌识别器；

所述激光雷达设置在所述ETC通道一侧的前端；所述激光雷达用于对进入所述ETC通道的车辆高度进行检测并设置所述ETC通道允许通过车辆的高度上限，并将检测获得的车辆信息传输至所述车型分类显示器；

所述车型分类显示器安装在所述ETC通道一侧的中部位置；所述车型分类显示器根据所述车辆信息对车辆分类，显示分类结果，并判断所述车辆是否应从所述ETC通道通过，并将所述分类结果传输至所述车道控制系统；

所述车牌识别器设置在所述ETC通道另一侧的前端，用于采集并识别车辆的牌号信息，完成记录，并将所述牌号信息传输至所述车道控制系统。

进一步地，所述识别装置包括标志杆，所述标志杆设置在所述ETC通道一侧的前端，所述激光雷达安装所述标志杆上。

进一步地，所述激光雷达在所述标志杆上的安装高度能够按照所述ETC通道要求调整。

进一步地，所述计费装置包括计费显示器、ETC计费传感器和ETC天线；

所述计费显示器安装在所述ETC通道一侧的中部位置，并与所述车道控制系统信号相连，用于显示车辆信息和计费信息；

所述ETC计费传感器安装在所述ETC通道一侧的后部位置，并与车道控制系统信号相连；所述ETC计费传感器用于接收车辆的缴费信息，并检测车辆是否驶离所述ETC通道，并将检测信息传输至所述车道控制系统；

所述ETC天线设置在所述ETC通道一侧的前部位置，用于与进入所述ETC通道的车辆上的电子标签通信，完成缴费，并将缴费信息传输至所述车道控制系统。

进一步地，所述识别装置包括称重装置，所述称重装置安装在所述车道前端感应线圈和所述车道后端感应线圈之间的地下，用于对需称重计费的载重车辆称重，并将称重结果传输至所述车道控制系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型相较于现有技术，结构简单，设计合理，安装方便；可以实现在1～500米范围内的车辆高度检测，替代了以往ETC通道接触式限高装置，这种非接触方式的测量提高了准确性及安全性；且本方案反应速度快、成本低；另外激光雷达的识别不受外界光线或天气情况的影响，使用范围更为广泛。

附图说明

图1为本实用新型基于激光雷达的高速公路ETC系统的立体结构示意图；

图2为本实用新型基于激光雷达的高速公路ETC系统的结构框图。

图中，1-车道前端感应线圈，2-激光雷达，3-标志杆，4-计费显示器，5-车道栏杆支架，6-车道栏杆，7-车道后端感应线圈，8-ETC计费传感器，9-车型分类显示器，10-车牌识别器，11-称重装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图1、附图2及实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本例记载了一种基于激光雷达的高速公路ETC系统，该系统由通行控制装置、识别装置、计费装置和车道控制系统构成。通行控制装置、识别装置和计费装置分别与该系统的车道控制系统信号相连，由车道控制系统控制各装置的动作。

通行控制装置用于关闭或开启ETC通道，并检测车辆是否进入或驶离所述ETC通道，将检测信息传输至所述车道控制系统，根据所述检测信息所述车道控制系统控制识别装置和计费装置运行；车道控制系统控制通行控制装置是否允许车辆通过该ETC通道。本例中通行控制装置包括车道前端感应线圈1、车道栏杆支架5、车道栏杆6和车道后端感应线圈7。

车道前端感应线圈1和车道后端感应线圈7分别安装在ETC通道中部的前后两端的地下，并分别将检测信号传输至车道控制系统。车道前端感应线圈1用于检测是否有车辆进入，当有车辆进入时，车道控制系统内设置的通行程序开始工作；车道后端感应线圈7用于检测是否有车辆驶出，当车辆驶出后，通行程序完成。

车道栏杆6横置于车道后端感应线圈7前端，其一端通过与车道栏杆支架5旋转连接安装在ETC通道一侧，车道栏杆6可围绕车道栏杆支架5旋转抬起。车道栏杆6用于关闭或开启ETC通道。在车辆完成缴费后，车道栏杆6抬起，放行车辆。

识别装置用于识别车辆信息，判断车辆是否符合该ETC通道的通行高度，并向车道控制系统传输车辆信息。本例中识别装置包括激光雷达2、标志杆3、车型分类显示器9和车牌识别器10。

激光雷达2安装在标志杆3上，标志杆3设置在ETC通道一侧的前端。激光雷达2用于对进入ETC通道的车辆高度进行检测并设置该ETC通道允许通过车辆的高度上限，代替现有ETC通道限制横杆，其安装高度可以按照ETC通道要求进行调整。激光雷达2选用的激光波长为903纳米，并配有相应的接收器组件，接收器组件采用飞行时间法计算得出目标车辆的距离信息，由此获取进入ETC通道车辆的高度等车辆类型相关信息，并将车辆信息传输至车型分类显示器9。

车牌识别器10设置在ETC通道另一侧的前端，具有摄像头传感器，采集并识别通过车辆的牌号信息，完成记录，并将牌号信息传输至车道控制系统。

车型分类显示器9安装在ETC通道一侧的中部位置，与激光雷达2信号相连。激光雷达2将车辆的高度等车辆信息传输至车型分类显示器9，车型分类显示器9根据车辆的高度等车辆信息对车辆分类，显示分类结果，并判断该车辆是否应从该ETC通道通过，并将分类结果传输至车道控制系统，车道控制系统根据分类结果采取预设的计费方案计费。

另外在该系统中部还可设置车辆的称重装置11，用于对需称重计费的载重车辆称重。该称重装置11安装在车道前端感应线圈1和车道后端感应线圈7之间的地下，对载重车辆称重后将称重结果传输至车道控制系统。

计费装置根据车辆信息对符合通过条件的车辆计费，收费完成后，将缴费信息传输至车道控制系统，车道控制系统根据缴费信息控制通行控制装置是否对车辆放行。本例中计费装置包括计费显示器4、ETC计费传感器8和ETC天线。

计费显示器4安装在ETC通道一侧的中部位置，用于显示车辆信息和计费信息，与车道控制系统信号相连。

ETC计费传感器8安装在ETC通道一侧的后部位置，并与车道控制系统信号相连。ETC计费传感器8用于接收车辆的缴费信息，并检测车辆是否驶离ETC通道，并将检测信息传输至车道控制系统。如缴费完成车辆驶离ETC通道，则车道控制系统内的计费程序完成。

ETC天线设置在ETC通道一侧的前部位置，用于与进入ETC通道的车辆上的电子标签通信，完成缴费，并将缴费信息传输至车道控制系统。

该系统的运行程序为：

当车道前端感应线圈1感应到车辆进入ETC通道时，将检测到的信号传送至车道控制系统，车道控制系统控制识别、计费程序启动。激光雷达2对进入车辆距离探测，获得距离信息，并经计算获得车辆的高度等车辆类型相关信息，并将相关信息传输给车型分类显示器9，车型分类显示器9根据车辆的相关信息对车辆分类，并判断车辆是否应从该ETC通道通过，如果车辆高度超过该ETC通道限制，则车道控制系统不予通行允许，车道栏杆6不予抬起；如果车辆高度在ETC通道限制之下，则系统进入计费程序。

其中，车牌识别器10识别车辆牌照信息并予以保存。车道控制系统根据车型分类显示器9和车牌识别器10所测得的车辆分类和号牌信息，计算得出待入站车辆是否符合目前ETC通道的通过条件，并完成计费；如果该车辆为载重车辆，ETC通道的称重装置11则对该车辆进行称重，车道控制系统按载重计费方案计费，其车辆信息及计费信息将在计费显示器4中予以显示。如车辆为小型乘用车辆，则无需称重，缴费后车道栏杆6抬起，车辆快速通过。所有车辆计费均由车道控制系统的计费程序完成。当车辆驶出ETC通道，车道后端感应线圈7完成检测，整个通行程序完成；ETC计费传感器8完成检测，通知车道控制系统计费程序完成。

在该系统中还可加装通行信号灯，如安装在车道一侧，采用红绿指示，红灯时车道栏杆6关闭ETC通道，绿灯时，车道栏杆6旋转抬起，放行车辆。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。