CN102074053A - 一种电子不停车收费实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子不停车收费实现方法，包括如下步骤：确定触发地感和抓拍地感之间的距离；触发地感检测到车辆驶入天线通讯区，触发车道读写器；车载电子标签对收到所述车道读写器发送的信号进行功率检测，并将添加有检测结果的应答信号返回给车道读写器；所述车道读写器将确定的车载电子标签对应的介质访问控制MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储，进行收费交易。本发明保证了车道读写器能够确定车载电子标签的前后对应关系，不但解决了跟车干扰问题，而且提高了跟车计费的准确率。

Description

一种电子不停车收费实现方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，特别是射频识别领域，具体涉及一种电子不停车收费实现方法。

背景技术

目前在射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)的众多实际应用中，智能交通的应用是最广的，例如电子收费系统(Electronic Toll Collection System，ETC)，即不停车收费系统。ETC不停车收费技术出现在90年代初期，先后在北美、欧洲、日本、澳洲、新加坡等地广泛应用，我国也开展了相关项目的研究，在广东、江苏等一些省市地区开展了示范工程的建设，并提出了相关的国内标准以加快电子不停车收费技术的发展。

ETC系统利用RFID技术完成车辆与收费站之间的无线数据通讯，具体而言，通过设置在车辆上的车载单元(On board Unit，OBU)(即车载电子标签)与路边单元(Road side unit，RSU)来实现，其中所述RSU上设有天线和车道读写器，具体处理过程：当车辆高速通过RSU的时候，OBU和RSU通过微波通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网络进行收费数据的处理，从而实现不停车自动收费。

在目前的ETC系统中，设置在路边单元上的天线位于车道上方，为了保证车辆有较高的通行速度和收费的稳定可靠，天线在车道上覆盖的通讯区域一般设置8M以上，但是由于通讯区域范围的扩大，经常出现多车(至少是2车)同时处于同一天线通讯区域内的现象，车道读写器无法判断车辆的先后顺序，尤其是当前面的车辆不能正常交易而后车可进行交易时，就会出现前车被放行而后车被拦截的情况，称之为跟车干扰。

如图1所示，在车道读写器的有效范围内，有两个车载电子标签同时被清点到，这样车道读写器无法判断车辆的先后顺序，造成跟车干扰，影响正常收费交易的进行。

如果跟车干扰发生在收费站入口，当前面车辆到达出口的时候，会因为没有入口信息而按照全程进行收费(具体处罚规则由高速公路当地相关部门确定)，从而招致车主的投诉。为了确认收费是否存在问题，高速公路管理人员必须从大量的收费录像中确认客户投诉是否属实，这样实际操作中费力且费时，由于目前高速公路联网使用，如果上述被罚车辆属于跨路段行驶，处理起来还要涉及与其他高速公路营运单位的协调，异常繁琐。

如果跟车干扰发生在收费站出口，被放行的车辆在有意或无意的情况下都会造成事实上的逃费。而被拦截的正常交易车辆不但无法正常通行，而且还要被按照全程行驶进行收费，即使多收的费用能够在情况核实后退还给车主，但是实际的核对操作和跟车干扰发生在收费站入口的情况处理过程相同，费力且费时。

综上所述，随着高速公路联网范围越来越大，单次车辆通行费日益攀高，跟车干扰给高速公路管理部门带来一定的经济损失，同时由于还会存在车主对损失的确认和分担等问题。因此跟车干扰不论是对高速公路管理部门还是高速公路用户都带来不利影响。

另外，在实际运行中，现有的ETC系统，由于OBU芯片的差异性(不同OBU芯片厂商生产的芯片性能存在差异)以及本身物理性能问题(例如，由于OBU本身是需要电池供电，电池性能存在差异)一致性不足，也会导致跟车计费出现失误。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电子不停车收费实现方法，用以解决现有技术中存在的ETC系统中的跟车干扰问题。

本发明的具体实现方案如下：

一种电子不停车收费实现方法，包括如下处理步骤：

步骤1，确定触发地感和抓拍地感之间的距离；

步骤2，触发地感检测到车辆驶入天线通讯区，触发车道读写器；

步骤3，车载电子标签对收到所述车道读写器发送的信号进行功率检测，并将添加有检测结果的应答信号返回给车道读写器；

步骤4，所述车道读写器将确定的车载电子标签对应的介质访问控制MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储，进行收费交易。

在所述的收费实现方法中，所述步骤4中确定车载电子标签对应的MAC地址具体实现步骤如下：

所述车道读写器确定返回应答信号的车载电子标签的个数，若只有1个车载电子标签，则将该车载电子标签对应的MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储；若不少于1个车载电子标签，则解析所述应答信号，得到应答信号功率值最大的车载电子标签对应的MAC地址，并将所述MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储。

在所述的收费实现方法中，所述步骤4中，若所述车载电子标签不少于1个时，设置所述车载电子标签间的距离保持在3米以上。

在所述的收费实现方法中，所述步骤3中，所述功率检测是指所述车载电子标签对收到的所述车道读写器发送的信号进行空口信号强度指示功率检测。

在所述的收费实现方法中，所述步骤3中，所述车载电子标签通过设置在其上的解调芯片解析接收到车道读写器发送的信号，得到基带信号；

当基带信号为高电平时，所述车载电子标签对接收信号进行功率检测。

在所述的收费实现方法中，所述步骤3中，所述车道读写器通过广播的方式发送信号。

在所述的收费实现方法中，还包括如下步骤：

步骤5，抓拍地感检测到所述车载电子标签离开天线通讯区域，触发车道读写器对堆栈内完成交易的车载电子标签进行清点，若没有清点到，则所述车道读写器启动后台计算机删除存储在堆栈中的车载电子标签的MAC地址；否则，清点到，则车辆没有进行收费交易。

在所述的收费实现方法中，还包括如下步骤：

步骤6，车道读写器判断天线通讯区域内是否还存在车载电子标签，若是，则转入步骤3，否则，将车道读写器休眠。

采用本发明与现有技术的区别是，能够利用空中传输过程中信号的衰减情况来判断车载电子标签的距离，保证了车道读写器能够确定车载电子标签的前后对应关系，不但解决了跟车干扰问题，而且不依赖OBU芯片性能，提高了跟车计费的准确率。另外，由于下行链路的发射源都是车道读写器，因此本发明是在车载电子标签侧进行信号的功率检测，从而保证对信号的衰减只有信号传输距离的影响，不会引入其他因素。另外，本发明是对单一的车载电子标签进行清点，由于清点过程很快，不会影响交易的效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是跟车干扰产生示意图；

图2是本发明前述实施例中所述车载电子标签与所述车道读写器之间距离与传输信号衰减仿真示意图；

图3是本发明所述的ETC电子不停车收费实现方法的一具体实施例的流程图；

图4本发明前述实施例中所述车辆离开天线通讯区域时的示意图。

具体实施方式

本发明的主要技术思想是，在天线通讯区域内，同时存在多车时，利用前后车辆上设有的车载电子标签与车道读写器进行通讯时，由于传输路径的不同导致信号衰减不同，通过对触发地感和抓拍地感进行位置定位，确定信号衰减情况，确定车道读写器与车载电子标签的对应关系，然后进行正常的收费交易，解决跟车干扰问题并提高跟车计费的准确率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

本发明所述的ECT系统，主要包括，设置在车辆上的车载电子标签、设置在路边单元上的车道读写器和天线、触发地感、抓拍地感、后台计算机，其中，如图1所示，所述天线和车道读写器设置在路边单元上，所述路边单元位于龙门架上，位于车道上方，所述触发地感和抓拍地感设置在车道读写器的天线通讯覆盖范围内，所述车道读写器、触发地感、抓拍地感分别与后台计算机进行连接。

如图2是在本发明所述的ETC系统中所述车载电子标签与所述车道读写器之间距离与传输信号衰减仿真示意图，在车道读写器的天线通讯覆盖范围内，由于距离(所述距离是指车辆相对于车道读写器的路径长度)和角度的影响，车载电子标签与车道读写器直接进行信号传输时，由于传输路径的不同导致信号衰减不同，因此选取其中距离与信号功率成正比的一段作为有效通讯区域，将触发地感和抓拍地感分别设置在有效通讯区域的两端，这样保证当车辆通过两个地感之间的路径时信号衰减与距离成正比。

从图中可以看出，当车载电子标签(即车辆)在距离车道读写器2m以外的区域，可以保证信号衰减与距离成正比，因此确定车道读写器的有效工作范围，在这个范围内，两个车载电子标签的距离能够明确的用信号衰减情况表示。考虑到车辆长度一般都在3m以上，从仿真曲线中可以看出，相差3m的两个车载电子标签的衰减一般都能保证在3db以上，因此可以保证在同一天线通讯区域内前后两个不同的车载电子标签的信号衰减情况可以得到明确区分，从而确定车辆的位置。

如图3所示是本发明所述的ETC电子不停车收费实现方法的一具体实施例，具体包括如下处理步骤：

S31，车道读写器处于休眠状态。

S32，当触发地感检测到有车辆进入天线通讯区域，触发车道读写器。

S33，车道读写器以广播方式向车载电子标签发送信号，车载电子标签接收到信号，随机选择一个延时，然后向车道读写器发送应答信号。

所述车载电子标签进行功率检测具体是指，所述车载电子标签在接收到所述车道读写器发送的信号后，向车道读写器发送应答信号前，进行功率检测，具体是这样实现的：所述车载电子标签通过设置在其上的解调芯片解析接收到车道读写器发送的信号，得到基带信号，当基带信号为高电平时，所述车载电子标签对接收信号进行RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)功率检测，即对接收信号的功率进行量化，得到每个车载电子标签对应的接收信号功率值(即，功率检测结果)，同时将功率检测结果写入应答信号的指定字段中，并通过应答信号返回车道读写器。

接收信号的功率值是一个变化的量，为了使得不同车载电子标签的接收功率值可以相互比较得到车辆的前后信息，以便控制交易情况，所述车载电子标签对接收信号进行空口RSSI功率检测，以此可以得到相对统一的接收信号的功率。

另外，要求车载电子标签在进行交易过程中，遇到清点指令能够正常响应，同时不会影响当前的交易，在响应清点指令后能够继续进行交易。这就要求车载电子标签能够实现进程切换功能，也就是在进行交易的过程中，遇到清点指令后，能够将当前交易流程暂停，同时保存所有相关数据，然后切换到另一个进程，对清点指令进行相应，相应清点指令后，切换到原先的交易进程中，恢复所有交易流程中的数据，继续进行交易。

S34，车道读写器接收到车载电子标签的应答信号，判断是否只收到一个应答信号，若只收到一个应答信号，即只清点到一个车载电子标签或者说只有一辆车在车道内，将车载电子标签的MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址送到后台计算机的堆栈中存储，进行交易，然后转入S36，否则，若收到两个以上应答信号，即清点到两个以上车载电子标签，则转入S35。

前述所述清点是指，在车道读写器和车载电子标签之间利用信号传输来传送清点指令，当车道读写器向车载电子标签通过发送信号传送清点指令后，收到车载电子标签通过发送信号传送应答指令，则认为车道读写器清点到一个车载电子标签，相应的收到多个应答指令，则认为车道读写器清点到多个车载电子标签，即在当前天线通讯区域内同时存在多个车辆。

S35，车道读写器解析接收到的应答信号(即，清点到多个车载电子标签)，得到每个车载电子标签接收信号功率值，进行比较，确认接收信号功率值最大的车载电子标签，将该车载电子标签的MAC地址值送到后台计算机的堆栈中存储，进行收费交易；

S36，抓拍地感检测到车辆驶出天线通讯区域，触发车道读写器对堆栈内完成交易的车载电子标签(即，离开车辆所携带的车载电子标签)进行清点，若清点到则说明车辆没有交易，则车道读写器通知主控机触发收费交易；否则，没有清点到，则放行车辆，并通知后台计算机删除存储在堆栈中的车载电子标签的MAC地址。

所述清点是指，对离开车辆所携带的车载电子标签进行清点，具体是利用完成交易的车载电子标签的ID向所述离开车辆发送一个清点指令，如果有应答(即，清点到车载电子标签)，说明离开车辆与完成交易的车载电子标签的ID不对应，如果没有应答(即，没有清点到车载电子标签)，说明刚刚离开的车辆与完成交易的车载电子标签的ID对应。完成清点后能够继续前面的交易流程而不会中断。

在前述实例中，当第一个车载电子标签完成交易，返回S32开始进行下一个标签的交易。

前述实例中，如果第一个车载电子标签的交易发生异常，返回S32重新进行清点。

S37，车道读写器判断天线通讯区域内是否还存在车载电子标签，若是，则转入S33，否则，将车道读写器休眠。

如图5所示，当抓拍地感检测到车辆离开天线通讯区域时，由于车载电子标签位于车辆头部，此时距离车道读写器的距离较远，而且在车道读写器的背面2-3m处，可以保证车道读写器不会识别到离开天线通讯区域的车辆的车载电子标签，这样就能够确定驶出通讯区域的车辆所配备的车载电子标签。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电子不停车收费实现方法，其特征在于包括如下处理步骤：

步骤1，确定触发地感和抓拍地感之间的距离；

步骤2，触发地感检测到车辆驶入天线通讯区，触发车道读写器；

步骤3，车载电子标签对收到所述车道读写器发送的信号进行功率检测，并将功劳检测值写入应答信号返回给车道读写器；

步骤4，所述车道读写器将确定的车载电子标签对应的介质访问控制MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储，进行收费交易。

2.如权利要求1所述的收费实现方法，其特征在于：

所述步骤4中确定车载电子标签对应的MAC地址具体实现步骤如下：

所述车道读写器确定返回应答信号的车载电子标签的个数，若只有1个车载电子标签，则将该车载电子标签对应的MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储；若不少于1个车载电子标签，则解析所述应答信号，得到应答信号功率值最大的车载电子标签对应的MAC地址，并将所述MAC地址送到后台计算机的堆栈中存储。

3.如权利要求2所述的收费实现方法，其特征在于：

所述步骤4中，若所述车载电子标签不少于1个时，设置所述车载电子标签间的距离保持在3米以上。

4.如权利要求2所述的收费实现方法，其特征在于：

所述步骤3中，所述功率检测是指所述车载电子标签对收到的所述车道读写器发送的信号进行空口信号强度指示功率检测。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的收费实现方法，其特征在于：

所述步骤3中，所述车载电子标签通过设置在其上的解调芯片解析接收到车道读写器发送的信号，得到基带信号；

当所述基带信号为高电平时，所述车载电子标签对接收信号进行功率检测。

6.如权利要求5所述的收费实现方法，其特征在于：

所述步骤3中，所述车道读写器通过广播的方式发送信号。

7.如权利要求5所述的收费实现方法，其特征在于还包括如下步骤：

步骤5，抓拍地感检测到所述车载电子标签离开天线通讯区域，触发车道读写器对堆栈内完成交易的车载电子标签进行清点，若没有清点到，则所述车道读写器启动后台计算机删除存储在堆栈中的车载电子标签的MAC地址；否则，清点到，则车辆没有进行收费交易。

8.如权利要求5所述的收费实现方法，其特征在于还包括如下步骤：

步骤6，车道读写器判断天线通讯区域内是否还存在车载电子标签，若是，则转入步骤3，否则，将车道读写器休眠。

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