CN102034283A - 基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统，包括用于记录信息的路径记录终端，设置于高速公路各支路上的移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端且用于读取路径记录终端信息的读卡器，所述路径记录终端按照时间先后顺序一一通过移动网络与覆盖车辆行驶路径的所有移动基站连通。本发明通过记录覆盖高速公路的移动基站编号，来确定车辆行驶过的真实路径，并采用双重确认方法保证了最终结果的准确性，有效地解决了现有技术中高速公路收费现状中“二义性”或“多义性”的问题。

Description

基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种高速公路车辆行驶路径记录系统，具体地说，是涉及一种基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统及其实现方法。

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：一是按照哪一条路径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在目前的高速公路联网收费环境下所存在的无法显示车辆真实行驶路径的缺陷，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记录系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统，包括用于记录信息的路径记录终端，设置于高速公路各支路上的移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端用于读写路径记录终端信息的读卡器，所述路径记录终端按照时间先后顺序一一通过移动网络与覆盖车辆行驶路径的所有移动基站连通。

具体地说，所述路径记录终端由CPU模块，以及分别与CPU模块相连接的移动通信模块、电源模块及信息读写模块构成，同时在该移动通信模块中还内嵌有强制激活模块。强制激活模块用于在移动通信模块无法正常激活时进行强制激活。

进一步地说，所述路径记录终端还设置有与CPU模块连接的扬声器模块。该扬声器模块实现了高速公路收费站与车辆之间的即时消息发布，保证车辆在行驶过程中能够随时随地了解其所在路径的相关状况。

为了保证信息的全面性和准确性，不出现遗漏，在移动通信模块被激活后，开始与所有能连接到的移动基站建立连接，并获取连接到的移动基站的编号。但是，CPU模块只是在发生连接转换时，才对连接到的移动基站的编号进行判断处理，直到移动通信模块连接到下一个移动基站再进行接收与处理。

为了方便读卡器读取路径记录终端的信息，本发明还设置有电子通行卡，所述路径记录终端集成于电子通行卡内。

在上述硬件系统的基础上，本发明还提供了该基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，包括以下步骤：(1)获取覆盖高速公路所有支路的移动基站编号，将获取的移动基站编号与相应的高速公路支路对应，建立高速公路网络路径信息表，并预存于读卡器中；(2)车辆到达高速公路入口端时，对路径记录终端初始化，写入激活标识位，并建立临时路径信息表，同时将该车辆与该路径记录终端的对应关系记录于路径记录终端中；(3)激活移动通信模块，与移动基站建立连接；(4)车辆行驶过程中，由路径记录终端获取所有连接到的移动基站的编号，并按照接收时间的先后顺序一一记录于临时路径信息表中，直到该车辆到达其行驶终点；(5)读卡器读取路径记录终端内的信息，先确认该路径记录终端与该车辆的对应关系，再确定该车辆在高速公路上的真实行驶路径。

进一步地说，所述步骤(3)中激活移动通信模块包括以下两种方式：a.当路径记录终端集成于电子通行卡内时，路径记录终端感应到读卡器写入的标识位时，激活移动通信模块，或由强制激活模块对移动通信模块进行强制激活；b.当路径记录终端固定于车辆内部时，路径记录终端感应到电子通行卡传输的标识位后，激活移动通信模块，或由激活标识位触发强制激活模块对移动通信模块进行强制激活。

更进一步地说，所述步骤(4)的具体步骤包括：

(a)移动通信模块实时获取与之连接的移动基站的编号信息；(b)CPU模块判定该移动基站编号是否已经记录于临时路径信息表中，是，则放弃该信息，否，则记录于临时路径信息表中；(c)移动通信模块连接到另一个移动基站时，重复上述步骤(a)；(d)依次获取所有连接到的移动基站的编号，并进行相应处理，直到该车辆到达其行驶终点。

再进一步地说，所述步骤(5)的具体步骤包括：

读卡器读取路径记录终端内关于车辆与路径记录终端对应关系的信息，以及临时路径信息表的信息；

判断该车辆与该路径记录终端是否成对应关系，从而确认该路径记录终端是否被调换；

根据临时路径信息表中记录的移动基站编号，按照时间顺序将与编号对应的移动基站位置连接，形成一条虚拟路径；

将上述虚拟路径与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径进行对比，得到待确认路径；

判断待确认路径上的真实移动基站编号是否全部存在于高速公路网络路径信息表中，是，则该待确认路径为该车辆在高速公路上的真实行驶路径，否，则丢弃该临时路径信息表的全部信息。

将待确认路径上的真实移动基站编号与高速公路网络路径信息表中该段路径的移动基站编号进行对比具体包括：对比移动基站编号是否完全相同；对比实际连接到的移动基站编号的时间顺序是否与理论上的时间顺序完全相同。

本发明的设计原理在于：通过核对路径记录终端与车辆的对应关系，来确保路径记录终端不被调换，再通过对车辆所行驶路径上所有连接到的移动基站的编号进行记录，从而根据记录的编号对应的移动基站形成一条虚拟路径，再通过虚拟路径与高速公路所有路径进行对比，来确定车辆行驶的实际路径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在不对现有移动基站进行任何改动的情况下，充分利用了现有移动基站的无线通信功能，以及其固定位置与高速公路之间的对应关系，实现了对车辆真实行驶路径的确认，实现过程十分简单。

(2)本发明的路径记录系统是成熟技术的创新性应用，不仅结构简单、实现成本低廉，而且其性能非常稳定。

(3)本发明利用成熟的移动网络区域切换技术来对高速公路上行驶的车辆进行真实路径记录，而且读卡器还对路径记录终端中的临时路径信息表进行双重确认，确保最终结果准确无误。所谓双重判定，是指判断车辆与路径记录终端的对应关系，以及临时路径信息表的记录信息与真实路径的对应关系。其中，在判断临时路径信息表的记录信息与真实路径的对应关系时，又要判断移动基站的编号是否与真实路径中移动基站编号相同，和判断接收编号的时间顺序是否与真实的先后顺序相同。

(4)本发明能有效的解决在联网收费环境下，尤其是在投资主体多元化的路网环境下，车辆行驶路径的“二义性”和“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。

(5)本发明对路径记录终端记录的临时路径信息表进行路径与移动基站编号双重确认，能有效地判断出路径记录终端是否正常、是否被更换等状况，从而防止车主更换路径记录终端来逃避或减少所应缴纳的费用。

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为本发明中读卡器根据临时路径信息表确定车辆行驶的真实路径的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步地详细说明。

实施例

现有高速公路网络结构如图1所示，即如果要从高速公路的A点到K点，则其间的行驶路径有很多条，每条路径由多条高速公路支路组成；相应的，如果要从B点到K点，也同样存在很多条行驶路径。在现有的收费系统中，由于不能准确判断车辆的实际行驶路线，使得只能按照可能的最短路径进行计费。

目前，移动通信网络已经遍布全国各地，相应的移动基站也广泛地设置于全国各地，高速公路的所有支路都已经在移动基站的覆盖范围之内。如图2中的F点与I点之间共有a、b、c、d四个移动基站，只要车辆A在F点与I点之间行驶，就能连接到这四个移动基站，反过来说，只要车辆A中的路径记录终端按照时间顺序依次记录了b、a、c、d或d、c、a、b四个移动基站的编号，就表明车辆A经过了F点与I点之间的高速公路支路。

使用时，首先获取覆盖高速公路所有支路的移动基站编号，将获取的移动基站编号与相应的高速公路支路对应，建立高速公路网络路径信息表，并预存于读卡器中，以便后续调用。

如图3所示，本发明的路径记录系统由路径记录终端、移动基站、以及能读取路径记录终端数据信号的读卡器构成。其中，路径记录终端的安装方式有两种，一种为直接安装在车上，并使用可移动的电子通行卡作为读卡器与路径记录终端之间的传输介质，实现两者之间的信息读写；另一种为将路径记录终端集成于电子通行卡内部，形成一个可移动的便携式路径记录终端，直接与读卡器进行读写操作。移动基站通过诸如GSM、TD-SCDMA或CDMA等移动通信网络与该路径记录终端相连接。

所述的路径记录终端由移动通信模块、电源模块、CPU模块、信息读写模块和扬声器模块构成。其中，移动通信模块、电源模块、信息读写模块和扬声器模块分别与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、信息读写模块和扬声器模块提供工作电源，移动通信模块主要用于通过移动网络连接移动基站并获取其基站编号。另外，为了确保移动通信模块能在使用时处于激活状态，在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、图3、图4和图5对确认车辆A在高速公路内真实行驶路径的过程进行详细说明，为了便于描述，假设车辆A在F站点与I站点(以下简称FI支路)之间行驶，则本发明的流程如下：

(1)获取覆盖FI支路全程的所有移动基站编号，即四个移动基站a、b、c、d的编号，并通过这四个移动基站在FI支路上的位置分布，罗列出车辆中路径记录终端到各个移动基站的先后顺序，同时建立这四个移动基站与FI支路的对应关系，并建立高速公路网络路径信息表，录入上述获取的信息，再将高速公路网络路径信息表存入读卡器中。从图2中可以看出，行驶于FI支路上的车辆A接收到上述四个移动基站发出的信号的先后顺序为b、a、c、d或d、c、a、b，即b、a、c、d或d、c、a、b对应FI支路。

(2)车辆A到达FI支路的F端时，对路径记录终端初始化，建立临时路径信息表，将该车辆A的类型、车牌号等能确定该车辆A的信息写入临时路径信息表内，再将该车辆A与该路径记录终端的对应关系记录于读卡器中。具体地说，本实施例将路径记录终端集成与电子通行卡中，读卡器对路径记录终端初始化时，直接将电子通行卡与读卡器正对，使读卡器通过信息读写模块向路径记录终端写入标识位，路径记录终端感应到该标识位时，对移动通信模块执行激活操作，如果该移动通信模块未被激活，则由强制激活模块强制激活移动通信模块。

(3)激活后的移动通信模块通过任意一种移动网络与移动基站建立连接，保证车辆A在行驶过程中顺利接收移动基站发出的编号。

(4)假设车辆A在行驶过程中，按照时间先后顺序接收到的移动基站编号为a′、b′、c′、d′，CPU模块按照顺序检查临时路径信息表中是否已经记录了a′、b′、c′、d′，如果某一个编号已经记录，则放弃该编号，反之，则记录至临时路径信息表中。下面通过步骤(a)～(d)对本阶段进行详细说明。

(a)移动通信模块接收到移动基站发出的编号a′后，将之传输至CPU模块中；

(b)由CPU模块将编号a′与路径记录终端中的临时路径信息表对比，如果发现编号a′已经被记录，则放弃该编号，反之，则记录至临时路径信息表中；

(c)在放弃或记录移动基站编号a′之后，CPU模块将编号b′与路径记录终端中的临时路径信息表对比，并按照处理a′的方式进行处理；

(d)按照上述方法处理所有接收到的移动基站的编号，且在车辆A的行驶过程中，移动通信模块始终保持与移动基站的连接状态。当车辆A到达终点I站点后，读卡器读取临时路径信息表中的信息，但是移动通信模块仍然保持与移动基站的连接，直到车辆离开该高速公路的移动基站覆盖范围为止。

在车辆A行驶过程中，收费站F站点或I站点发现在FI支路上发生异常状况，如交通事故、自然灾害等可能影响车辆正常通行的状况，则通过移动网络发出通知信号，该通知信号由移动基站发送至路径记录终端内的移动通信模块，进而传输至CPU模块，由CPU模块将其处理成声音信号由扬声器模块发出，车辆A的驾驶员在收到该信息后，可以提前作好准备，或考虑原路返回，以避免对车辆A产生不利影响。

(5)当车辆A到达终点I站点时，将电子通行卡置于读卡器面前，并将电子通行卡中设置路径记录终端的位置与读卡器完全正对，使读卡器顺利从路径记录终端读取临时路径信息表的信息，即移动基站编号a′、b′、c′、d′。

读卡器在获取到临时路径信息表后，首先按照记录的时间先后顺序，将编号a′、b′、c′、d′对应的移动基站所在位置连接成线，形成一条虚拟路径M；将上述虚拟路径M与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径进行对比，如果该虚拟路径M与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径FI支路形状相同或相似，则将该虚拟路径M设置为待确认路径，等待进一步确定；如果该虚拟路径M与真实路径FI支路完全不同，则初步判断该虚拟路径M为虚假路径，从而初步推断车辆A的电子通行卡出错或被更换；

当虚拟路径M为待确认路径时，将得出待确认路径的移动基站a′、b′、c′、d′与真实路径FI支路附近的移动基站a、b、c、d进行一一对比。此处不仅对比编号是否相同，还要对比接收的先后顺序是否为b、a、c、d或d、c、a、b。如果完全相同，则确定该虚拟路径M为真实路径FI支路，即车辆A的真实行驶路径为FI支路；反之，则进行人工处理，从而判断问题所在。

当虚拟路径M初步断定为虚假路径时，将得到该虚假路径的移动基站a′、b′、c′、d′与真实路径FI支路附近的移动基站a、b、c、d进行一一对比。如果完全不相同或部分不相同，则确定该虚拟路径M为虚假路径，电子通行卡存在问题或被调换；如果两者完全相同，则进行人工处理，从而判断问题所在。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (9)

1.基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统，包括用于记录信息的路径记录终端，设置于高速公路各支路上的移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端用于读写路径记录终端信息的读卡器，其特征在于，所述路径记录终端按照时间先后顺序一一通过移动网络与覆盖车辆行驶路径的所有移动基站连通。

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记录系统，其特征在于，所述路径记录终端由CPU模块，以及分别与CPU模块相连接的移动通信模块、电源模块及信息读写模块构成，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2所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统，其特征在于，所述路径记录终端还设置有与CPU模块连接的扬声器模块。

4.根据权利要求3所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统，其特征在于，还设置有电子通行卡，所述路径记录终端集成于该电子通行卡内。

5.基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取覆盖高速公路所有支路的移动基站编号，将获取的移动基站编号与相应的高速公路支路对应，建立高速公路网络路径信息表，并预存于读卡器中；

(2)车辆到达高速公路入口端时，对路径记录终端初始化，写入激活标识位，并建立临时路径信息表，同时将该车辆与该路径记录终端的对应关系记录于路径记录终端中；

(3)激活移动通信模块，与移动基站建立连接；

(4)车辆行驶过程中，由路径记录终端获取所有与之连接的移动基站的编号，并按照连接时间的先后顺序一一记录于临时路径信息表中，直到该车辆到达其行驶终点；

(5)读卡器读取路径记录终端内的信息，先确认该路径记录终端与该车辆的对应关系，再确定该车辆在高速公路上的真实行驶路径。

6.根据权利要求5所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，其特征在于，所述步骤(3)中激活移动通信模块包括以下两种方式：

当路径记录终端集成于电子通行卡内时，路径记录终端感应到读卡器写入的标识位时，激活移动通信模块，或由强制激活模块对移动通信模块进行强制激活；

当路径记录终端固定于车辆内部时，路径记录终端感应到电子通行卡传输的标识位后，激活移动通信模块，或由激活标识位触发强制激活模块对移动通信模块进行强制激活。

7.根据权利要求5所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体步骤包括：

(a)移动通信模块实时获取与之连接的移动基站的编号信息；

(b)CPU模块判定该移动基站编号是否已经记录于临时路径信息表中，是，则放弃该信息，否，则记录于临时路径信息表中；

(c)移动通信模块连接到另一个移动基站时，重复上述步骤(a)；

(d)依次获取所有连接到的移动基站的编号，并进行相应处理，直到该车辆到达其行驶终点。

8.根据权利要求5所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体步骤包括：

读卡器读取路径记录终端内关于车辆与路径记录终端对应关系的信息，以及临时路径信息表的信息；

判断该车辆与该路径记录终端是否成对应关系，从而确认该路径记录终端是否被调换；

根据临时路径信息表中记录的移动基站编号，按照时间顺序将与编号对应的移动基站位置连接，形成一条虚拟路径；

将上述虚拟路径与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径进行对比，得到待确认路径；

将待确认路径上的真实移动基站编号与高速公路网络路径信息表中该段路径的移动基站编号进行对比，完全相同，则待确认路径为该车辆在高速公路上的真实行驶路径，否则，丢弃该临时路径信息表的全部信息。

9.根据权利要求8所述的基于移动网络的高速公路车辆行驶路径记录系统的实现方法，其特征在于，将待确认路径上的真实移动基站编号与高速公路网络路径信息表中该段路径的移动基站编号进行对比具体包括：

对比移动基站编号是否完全相同；

对比实际连接到的移动基站编号的时间顺序是否与理论上的时间顺序完全相同。

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