CN101923734A

CN101923734A - 基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统及其实现方法

Info

Publication number: CN101923734A
Application number: CN 201010227386
Authority: CN
Inventors: 严皓
Original assignee: Individual
Current assignee: Liu Yuntao
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: CN101923734B

Abstract

本发明公开了基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，其特征在于：主要由路径识别终端、移动基站以及用于读取该路径识别终端的读卡器构成；所述的路径识别终端通过移动通信网络与移动基站相连接。本发明的路径识别系统不仅结构较为简单、制作成本较为低廉，而且其性能非常稳定。

Description

基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种高速公路车辆行驶路径识别系统，具体是指一种基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统及其实现方法。

背景技术

随着我国高速公路的不断发展，迄今为止，我国已形成了规模庞大、结构复杂的高速公路交通网，加之投资主体已经多元化，因此每条高速公路都有一个或多个业主存在。目前，由于大多数省份在省内高速公路中已取消了主线收费站，基本实现了高速公路全省联网收费系统，因此车辆进入省内高速公路，在不同业主的高速公路上行驶时，已无需一次又一次地反复交费，而只需在驶入和驶出高速公路时进行一次性交费即可。

然而，对于进行联网收费的高速公路网来说，两点之间往往有多条行驶路径(如图1所示的A点与K点之间)，当前的计费模式只记录车辆的进站和出站，而不能获得车辆的实际行驶路径，这就造成了高速公路收费运营中的难题：一是按照哪一个路径路线的标准收取车辆的通行费；二是对路线环上的各个路段来说，如何拆分所收取的通行费，这就是高速公路的“二义性”或“多义性”路径问题。在联网收费环境下，尤其是在投资主体多元化的路网环境下，车辆行驶路径“二义性”或“多义性”的问题造成了通行费拆分不公的问题越来越严重，成为制约高速公路健康发展的突出矛盾。

发明内容

本发明的目的在于克服目前在高速公路联网收费环境下所存在无法显示车辆行驶路径的缺陷，提供一种能有效解决该缺陷的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统。

本发明的另一目的是提供一种基于高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，主要由路径识别终端、移动基站以及用于读取该路径识别终端的读卡器构成；所述的路径识别终端通过移动通信网络与移动基站相连接。

所述的路径识别终端由CPU模块，以及均与该CPU模块相连接的移动通信模块、电源模块及通行卡读写模块构成，同时在该移动通信模块中还内嵌有强制激活模块。

为了更好的实现本发明，所述的移动通信网络采用GSM、TD-SCDMA或CDMA制式。

基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法，主要包括以下步骤：

(a)建立路径识别终端；

(b)在高速路网中设置一个以上的关键点，并将这些关键点的编号以及属于该关键点的移动基站的小区号预先存储到路径识别终端中；

(c)车辆在驶入高速公路入口时激活移动通信模块，并由该移动通信模块连接移动通信网络；

(d)行驶过程中，由路径识别终端对所接收到的小区号进行判断和记录；

(e)读卡器读取IC通行卡中记录的途经关键点编号序列，并计算出车辆在高速公路行驶的实际路径。

进一步地，步骤(b)中所述的在高速路网中设置一个以上的关键点是指在连接每两个站点之间的高速路中设置唯一一个关键点，并对这些关键点进行不重复性编号，同时每个关键点的覆盖范围均不重叠。

步骤(c)中所述的激活移动通信模块包括以下步骤，首先，当车辆入站时由读卡器向IC通行卡中写入车辆入站信息和激活通信模块的标识位；其次，当该IC通行卡插入到路径识别终端或路径识别终端感应到读卡器的读写操作时，路径识别终端读取并判断该标识位，从而激活以移动通信模块；最后，由路径识别终端确认该移动通信模块是否已经被激活，如果该移动通信模块已经激活，则不执行激活动作，否则，便强制激活该移动通信模块。

步骤(d)中所述的由路径识别终端对所接收到的小区号进行判断和记录，具体包括以下步骤：

(d1)移动通信模块获取移动基站小区号；

(d2)由CPU模块判定该移动基站小区号是否属于所注册的关键点，是，则执行步骤(d3)，否，则放弃该信息；

(d3)CPU模块判定该关键点是否已经被IC通行卡所记录，是，则放弃该信息，否，则由通行卡读写模块将该关键点的编号和时间写入IC通行卡。

步骤(e)中所述的计算出车辆在高速公路行驶的实际路径，具体是指由读卡器读取IC通行卡内记录的关键点序列，根据关键点的顺序，将所有节点连接起来，组成车辆在高速路网行驶的真实路径。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的路径识别系统是成熟技术的创新性应用，不仅结构较为简单、制作成本较为低廉，而且其性能非常稳定。

(2)本发明利用成熟的移动网络小区切换技术来对高速公路上行驶的车辆进行全程轨迹识别，因此能准确的计算出该车辆的实际行驶路径和距离。

(3)本发明能有效的解决在联网收费环境下，尤其是在投资柱体多元化的路网环境下，车辆行驶路径的“二义性”或“多义性”问题，对规范通行费用拆分方式、提高拆分透明度和公平性具有显著的效果。同时，本发明并不改变既有的联网收费模式和管理流程，只是在既有联网计费系统上的扩展应用，可在最大程度上保障既有软硬件投资的可持续利用，具有综合成本低、可持续演进等诸多优势。

附图说明

图1为现有收费的高速公路网络结构示意图。

图2为本发明基于现有联网收费的高速公路网络结构示意图。

图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明的整体流程示意图。

图5为本发明的对移动基站小区号的判定和识别流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

现有高速公路网络结构如图1所示，即如果要从A点到K点，则其间的行驶路径有很多条，相应的，如果要从B点到K点，则其间同样存在很多条的行驶路径。在现有的收费系统中，因不能准确判断车辆的实际行驶路线，从而只能按照可能的最短路径进行计费。

如图2～5所示，本发明在每相邻两个站点之间，即在有高速公路相连通的两个站点之间设有唯一的一个关键点(附图中以五星号表示)，例如在从A点到C点之间的路径上设置一个关键点，在从A点到F点之间的路径上设置一个关键点，在从A点到B点之间的路径上设置一个关键点等等。由于整个高速网络中具有若干的站点，因此按照上述方式进行设置以后，整个高速网络中便存在一个及其以上的关键点。

加之目前移动基站的数量极为广泛，因此在每个关键点的周围选择一个或多个移动基站作为该关键点的对应基站。由于每个移动基站的无线信号都有一个覆盖范围，因此，对应于该关键点的所有移动基站的覆盖范围一起便形成了该关键点的覆盖区域。如图2中的F点与I点之间的关键点便配有移动基站a、移动基站b、移动基站c及移动基站d四个移动基站，因此图中的圆形虚线便为该关键点的无线信号覆盖区域。

使用时，这些关键点以及对应该关键点的所有移动基站均需要先行注册，确保这些移动基站与关键点之间一一对应的关系，进而形成一个统一的对应关系注册表，以便后续调用。为了更好的实现本发明，每两个关键点之间的距离需要大于2KM或者根据实际情况进行布局，以确保这些关键点的无线信号覆盖范围不能相互重叠。

如图3所示，本发明的路径识别系统由路径识别终端、移动基站、以及能读取路径识别终端数据信号的读卡器构成。其中，路径识别终端的安装方式有两种，一种可以直接安装在车上，此时在使用时，需要将用于记录车辆各种信息的IC通行卡插入到该路径识别终端的内部即可；另一种为将该路径识别终端整合在IC通行卡内部。移动基站则通过诸如GSM、TD-SCDMA或CDMA等移动通信网络与该路径识别终端相连接。

所述的路径识别终端则由移动通信模块、电源模块、CPU模块及通行卡读写模块构成。其中，移动通信模块、电源模块及通行卡读写模块均与CPU模块相连接，以便统一接受CPU模块的工作指令；电源模块为移动通信模块、CPU模块和通行卡读写模块提供工作电源，移动通信模块主要用于通过移动网络接收移动基站所发出的小区号。同时，为了确保移动通信模块能在使用时处于激活状态，在该移动通信模块内部还嵌有由软件编写而成的强制激活模块。

以下便结合图2中的具体站点以及图4、图5的流程进行详细说明，为了便于描述，假设车辆需要从F站点到I站点，则本发明的流程如下：

第一，首先建立路径识别终端，即按照要求将该路径识别终端安放在车上，或者将该路径识别终端整合在IC通行卡内部。

第二，在高速路网中设置一个以上的关键点，并将这些关键点的编号以及属于该关键点的移动基站的小区号预先存储到路径识别终端中。所谓的在高速路网中设置一个以上的关键点是指按照前面所述的在有高速线路连接的两个站点之间设置一个唯一的关键点，并顺序不重复性编号。然后将这些关键点以及与之相对应的移动基站的对应关系注册表预先存储在路径识别终端的CPU模块中。

第三，当车辆驶入高速公路入口时激活移动通信模块，并由该移动通信模块连接移动通信网络。如车辆在从F站点进入时，由该F站点的高速路口收费人员向驾驶员发放IC通行卡，并同时由设置在该高速公路入口处的读卡器向IC通行卡中写入车辆入站信息和激活通信模块的标识位。

如果路径识别终端是安放在车上时，则驾驶员需要将该IC通行卡插入到路径识别终端内部，以确保路径识别终端能读取到该标识位，同时该路径识别终端感应到读卡器的读写操作时便自动激活移动通信模块。如果该路径识别终端是整合在IC通行卡内部的，那么在读卡器向IC通行卡写入信息的同时，该路径识别终端便可以读取和判断该标识位，并激活移动通信模块。同时，路径识别终端还需要确认该移动通信模块是否已经被激活，如果该移动通信模块已经被激活，则移动通信模块中的强制激活模块不执行强制激活过程；如果该移动通信模块未被激活，则该强制激活模块便强制激活移动通信模块。

第四，在行驶过程中，由路径识别终端对所接收到移动基站小区号进行判读和记录，其具体过程如下：首先，移动通信模块获取移动基站小区号；其次，由CPU模块判定该移动基站小区号是否属于所注册的关键点，是，则执行下一步，否，则放弃该信息；最后，CPU模块判定该关键点是否已经被IC通行卡所记录，是，则放弃该信息，否，则由通行卡读写模块将该关键点的编号和时间写入IC通行卡。

由于车辆在行驶过程中，移动通信模块会接收到很多移动基站所发出的移动基站小区号，但只有一个或几个移动基站才是本发明所注册的。因此，此时CPU模块需要在对应关系注册表中寻找是否有相应的标识，从而判定所接收到的该移动基站小区号是否是预先注册的移动基站小区号。如果CPU模块判定是属于已经注册的移动基站小区号，则CPU模块将自动通过对应关系注册表查询该移动基站小区号属于哪个关键点，否则CPU模块不进行任何操作。

如从F站点到I站点过程中，移动通信模块会接收到属于该高速路段中关键点的四个移动基站(移动基站a、移动基站b、移动基站c和移动基站d)所发出的无线信号。移动通信模块会自动选择一个信号最强的无线信号(如移动基站b)作为当前服务移动基站，接着便由CPU模块从预先存储的对应关系注册表中搜索该移动基站的小区号是否属于已经注册的移动基站，如果是，则由CPU模块从对应关系注册表中查询对应的关键点编号，再由通行卡读写模块将该关键点的编号及此时的时间写入IC通行卡。

当行驶路段较长时，由于每个移动基站的无线信号覆盖有一定的范围，因此当车辆沿着高速公路行驶时，该当前服务移动基站的无线信号便会越来越弱，为了确保移动通信网络服务的连续性，当该无线信号衰减到一定程度时(如信号衰减到原信号的1/3时)，该路径识别终端进行移动网络小区切换处理。所谓的移动网络小区切换处理是指当该当前服务移动基站的无线信号衰减到一定程度时，路径识别终端重新选择一个无线信号最强的移动基站作为当前服务移动基站，以确保网络的延续性。例如当车辆在从F站点到I站点的过程中，当作为当前服务基站的移动基站b的无线信号衰减到一定程度时，该路径识别终端则自动选取此时无线信号最强的移动基站a作为当前服务基站。

此时移动通信模块将接收到新的移动基站小区号，接着CPU模块将继续判定该新的移动基站小区号是否存于对应关系注册表中，如果该新的移动基站小区号仍专属于该路段的关键点，由于先前IC通行卡已经记录了该关键点的编号，因此通行卡读写模块不再记录该关键点的编号和时间，如此反复进行，直到车辆从F站点达到I站点结束。

同理，假如车辆先从F站点到J站点，再从J站点到I站点时，车辆便会经过两个不同编号的关键点，即F站点到J站点的关键点以及J站点到I站点的关键点。车辆从F站点到J站点的过程如上述一样，而当车辆从J站点到I站点时，该移动通信模块也会接收到新的移动基站小区号，相应的，CPU模块也会在对应关系表中去查询是否有相关的移动基站小区号。如果有，则再核对该关键点是否已经在IC通行卡中记录，由于在从J站点到I站点过程中，该路段的关键点没有被记录，因此通行卡读写模块需要将该关键点的编号和时间录入IC通行卡内。

第五，读卡器读取IC通行卡中关键点的移动基站识别号，并计算出车辆在高速公路行驶的实际路径。由于有路径的相邻两个站点之间只有一个关键点，因此其相对应的路径长度也是固定的，因此只要读卡器读取其关键点的编号和时间，便可以知道其行驶的整个路径长度和位置。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims

1.基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，其特征在于：主要由路径识别终端、移动基站以及用于读取该路径识别终端的读卡器构成；所述的路径识别终端通过移动通信网络与移动基站相连接。

2.根据权利要求1所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，其特征在于：所述的路径识别终端由CPU模块，以及均与该CPU模块相连接的移动通信模块、电源模块及通行卡读写模块构成，同时在该移动通信模块中还内嵌有强制激活模块。

3.根据权利要求1或2所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，其特征在于：所述的移动通信网络采用GSM、TD-SCDMA或CDMA制式。

4.基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(a)建立路径识别终端；

5.根据权利要求4所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法，其特征在于：步骤(b)中所述的在高速路网中设置一个以上的关键点是指在连接每两个站点之间的高速路中设置唯一一个关键点，并对这些关键点进行不重复性编号，同时每个关键点的覆盖范围均不重叠。

6.根据权利要求4所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法，其特征在于：步骤(c)中所述的激活移动通信模块包括以下步骤，首先，当车辆入站时由读卡器向IC通行卡中写入车辆入站信息和激活通信模块的标识位；其次，当该IC通行卡插入到路径识别终端或路径识别终端感应到读卡器的读写操作时，路径识别终端读取并判断该标识位，从而激活以移动通信模块；最后，由路径识别终端确认该移动通信模块是否已经被激活，如果该移动通信模块已经激活，则不执行激活动作，否则，便强制激活该移动通信模块。

7.根据权利要求4所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统的实现方法，其特征在于，步骤(d)中所述的由路径识别终端对所接收到的小区号进行判断和记录，具体包括以下步骤：

(d1)移动通信模块获取移动基站小区号；

8.根据权利要求4所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径识别系统，其特征在于：步骤(e)中所述的计算出车辆在高速公路行驶的实际路径，具体是指由读卡器读取IC通行卡内记录的关键点序列，根据关键点的顺序，将所有节点连接起来，组成车辆在高速路网行驶的真实路径。