CN102915569B - 一种自由流车辆计费方法、基站及系统 - Google Patents

一种自由流车辆计费方法、基站及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自由流车辆计费方法、基站及系统，属于无线通讯和射频识别技术领域。该方法包括：基站采集过往车辆的标签信息，针对每一个合法的标签，在该标签记录的基站列表增加本基站ID，并将其组播到相邻基站；如果超过预设的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息，则将该标签记录发送到数据服务器，数据服务器根据该标签记录的基站列表中各个基站之间的距离计算行驶距离和收费金额。采用本发明实施例，通过在城市公路的交通节点设置基站，利用基站之间的标签信息的传递与交换，实现了在复杂路径下跟踪车辆的运行路径，从而计算车辆的行驶距离并进行收费。

Description

一种自由流车辆计费方法、基站及系统
技术领域
本发明涉及无线通讯和射频识别技术领域，特别涉及一种自由流车辆计费方法、基站及系统。
背景技术
随着中国经济和科技的迅猛发展，中心城市的规模迅速扩大，人们对车辆的需求和依赖也逐渐增大。以北京为例，北京常住人口1493万，机动车已达到245万辆，在上下班高峰期，车辆的拥堵情况十分严重，中国社科院数量经济与技术研究所计算，北京交通拥堵造成每天社会成本4000万，每年的损失达到146亿元。一种较为合理的解决方法是对高峰时期行驶的车辆进行收费以便限制交通高峰期的车辆出行。目前，以射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术为核心的应用系统在智能交通领域也得到广泛应用。RFID技术是利用射频信号基于空间耦合传输特性，非接触式地实现对物体的自动识别。最典型的如在高速公路上不停车收费，在高速公路入口，通过车道读卡器对标签进行初始化信息设置；在高速公路上，标签与路侧基站进行信息交互，并保存必要的路径信息；在高速公路出口，标签通过车道读卡器将已经存储的路径信息进行上报以进行数据处理。但这种应用场景的入口和出口都较为单一，不适合在城市公路上使用。因此设计一种合理的在城市市内公路的自由流车辆收费方法是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自由流车辆计费方法、基站及系统，利用标签对车辆的运行路径进行跟踪、从而计算出行使距离并收费。
为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供的一种自由流车辆计费方法包括以下步骤：
步骤A、基站采集过往车辆的标签信息；
步骤B、基站过滤非法标签后，针对每一个合法的标签，查询缓存中是否存在该标签的标签纪录，如果不存在，则新建一条标签记录并初始化值；如果存在，则在该标签记录的基站列表中增加本基站ID；
步骤C、将该标签记录组播到相邻基站；
步骤D、如果收到其它基站组播的该标签的标签记录，则删除该标签记录，结束流程；如果超过预设的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息，则将该标签记录发送到数据服务器，并删除该标签记录。
步骤E、数据服务器根据该标签纪录的基站列表中各个基站之间的距离计算车辆行驶距离和收费金额。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种自由流车辆计费基站包括标签采集模块、标签清洗模块、数据处理模块、广播模块和上报模块，其中：
标签采集模块，用于采集过往车辆上的标签；
标签清洗模块，用于过滤标签采集模块采集到的非法标签；
数据处理模块，用于针对每一个合法的标签，查询缓存中是否存在该标签的标签纪录，如果不存在，则新建一条标签记录并初始化值；如果存在，则在该标签记录中的基站列表中增加本基站ID；
广播模块，用于将数据处理模块处理的标签记录组播给相邻基站；
上报模块，用于将超过预定的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息时，将该标签记录发送到数据服务器。
为了解决上述技术问题，根据本发明的又一个方面，本发明提供的一种车辆计费系统包括：基站、数据服务器和中心服务器。其中：
基站、用于过往车辆的标签采集，标签清洗，数据处理、数据广播以及数据上报；
所述数据服务器用于存储车辆标签信息和基站上报的标签记录，并根据标签记录的基站列表中各基站的距离计算车辆行驶距离和收费金额；
中心服务器用于对基站和数据服务器的管理。
与现有技术相比较，本发明实施例通过在城市公路的交通节点设置基站，车辆经过基站所覆盖的位置时不用停车，利用基站之间的标签信息的传递与交换，实现了在复杂路径下跟踪车辆的运行路径，从而计算车辆的行驶距离进行收费。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例一的自由流车辆计费方法流程图；
图2是本发明实施例二的自由流车辆计费的基站模块结构图；
图3是本发明实施例三的自由流车辆计费系统架构示意图；
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示是本发明实施例一的自由流车辆计费方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤101：基站获取标签信息；
本步骤中的标签可为超高频标签，使用基于EPC协议的陶瓷标签。
优选地，标签只有一个字段，该字段在发行后只可读不可写。为了负载平衡标签第0字节为标签所在服务器的ID，为了便于标签清洗，可以通过标签的字节标识是否用于自由流计费，比如该标签的第1，4，9，16字节的内容标识了该签的用途为自由流收费标签，其余字段拼接起来代表了标签的唯一标识的ID。
步骤102：基站判断标签来源，如果是通过采集获取的标签，执行步骤104，否则执行步骤103；
步骤103：在本基站中保存或删除标签记录。
对于相邻基站发送过来的标签记录，有两种情况，一种是车辆还没有经过本基站，这时需要保存该标签记录，以备如果车辆可能行驶到本基站采集到该标签时要使用。另一种是车辆刚从本基站离开，离开后行使到的下一个基站发送过来的，这时需要删除该标签记录。判断依据可以根据该标签记录的基站列表中倒数第二个基站ID是否为本基站ID，如果是则表示该车辆刚经过本基站离开的，这时将该标签记录删除，否则保存该标签记录。
步骤104：基站判断标签是否合法，如果不合法，则结束流程。
本步骤中，不合法的标签包括两种情况：误读的非法标签和重复采集的标签。
误读的非法标签：当有不是用于自由流车辆收费的标签进入基站的可读区域时，基站可以向中心服务器发送请求查询是否可用于自由流车辆收费，但这样会浪费大量的带宽和服务器的计算资源。故本步骤中优选的方案是：当基站采集到标签后，通过该标签的用途字节判断是否用于自由流计费，如果不是，则直接将该标签丢弃。
重复采集的标签：当一个车辆从进入基站可读区域到离开基站的可读区域，标签可能被多次读取采集到，基站在缓存中给每一个采集上来的合法标签分配两个字段，一个是标签ID，一个是时间戳；当标签被重复采集时，其时间戳必然很接近，故当同一标签多次采集的时间戳的时间间隔小于某一最小值时，则将该标签丢弃。
步骤105：进行数据处理：根据标签ID查询是否存在标签记录，若不存在，则为该标签新建一条标签记录并初始化标签信息，若存在，则更新该标签记录，将自己的基站ID添加到基站列表中。
优选地，在基站中，为了便于标签的管理和计算，每一条标签记录包含以下字段：
TagID：即标签ID，用于记录标签的唯一标识码；
TimeStamp：即时间戳，用于记录最近采集到该标签的时间；
BSID：即基站ID，用于记录最近采集到该标签的基站的唯一标识码；
BSIDList：基站列表，用于记录车辆经过的所有基站的基站ID。
步骤106：向相邻的基站组播标签记录。
本步骤中，可以向所有的相邻基站组播该标签的标签记录。为了节省空中资源，也可以在基站根据路口节点的情况配备不同数量的天线，天线根据车辆的运行方向判断出可能行驶到相邻基站，只向车辆运行的前一个基站和可能运行到相邻基站组播该标签记录，这样可以减少组播的基站数量。
步骤107：判断是否超过预设的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息，如果是，则执行步骤108，否则删除该标签记录，结束流程；
本步骤中，基站判断该标签记录的时间戳T，将其与当前时间T1进行比较，若T1-T＞最大时间间隔，则说明该车辆已经离开的收费区域，此时基站将此标签信息列表发送到数据服务器。
步骤108：将该标签记录发送到数据服务器，并删除该标签记录。
标签信息中存储了所属的数据服务器ID，基站中存储了每个数据服务器的IP地址，基站301根据该标签所对应的数据服务器的IP地址上报标签记录。
步骤109：数据服务器收到该标签记录后，根据该标签纪录的基站列表中各个基站之间的距离计算车辆行驶距离和收费金额。
本步骤中，车辆行驶距离即为各个基站之间的距离之和。
本发明实施例通过在城市公路的交通节点设置基站，车辆经过基站所覆盖的位置时不用停车，利用基站之间的标签信息的传递与交换，实现了在复杂路径下跟踪车辆的运行路径，从而计算车辆的行驶距离进行收费。
实施例二
如图2所示是本发明实施例一的自由流车辆计费基站模块结构图，包括标签采集模块201、标签清洗模块202、数据处理模块203、广播模块204和上报模块205，其中：
标签采集模块201，用于采集过往车辆上的标签；
标签清洗模块202，用于过滤标签采集模块采集到的非法标签；
数据处理模块203，用于针对每一个合法的标签，查询缓存中是否存在该标签的标签纪录，如果不存在，则新建一条标签记录并初始化值；如果存在，则在该标签记录中的基站列表中增加本基站ID；
广播模块204，用于将数据处理模块203处理后的标签记录组播给相邻基站；
上报模块205，用于将超过预定的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息时，将该标签记录发送到数据服务器。
优选地，基站还包括接收模块206，用于接收相邻基站的组播消息，并保存或删除标签记录；
优选地，为了节省空中资源，基站还包括根据路口节点的情况配备不同数量的天线，当标签被采集上来后，天线根据车辆的运行方向判断出可能行驶到相邻基站，只向车辆运行的前一个基站和可能运行到相邻基站组播该标签记录，这样可以减少组播的基站数量。
优选地，为了确保数据的准确性，标签清洗模块202还包括第一过滤单元和第二过滤单元，其中：第一过滤单元，用于通过标签中的用途字节来过滤不是用于自由流车辆计费的标签；第二过滤单元，用于通过采集时间间隔来过滤重复采集的标签。
优选地，为了便于标签的管理和统计，纪录至少包括以下信息：用于唯一标识该标签的标签ID，用于记录该标签被采集的最后时间的时间戳，以及用于记录该标签所经过的所有基站的基站列表。
本发明实施例利用基站之间的标签信息的传递与交换，实现了在复杂路径下跟踪车辆的运行路径，从而计算车辆的行驶距离进行收费。再次，根据本发明实施例对标签数据格式的定义和使用组播的方式进行信息交互尽可能的避免了脏数据和泛洪的产生，节省了带宽了服务器计算资源。
实施例三
如图3所示是本发明实施例三的自由流车辆计费系统架构示意图，该系统包括基站301、数据服务器302和中心服务器303，其中：
基站301：用于过往车辆的标签采集，标签清洗，数据处理、数据广播以及数据上报。
需要说明的是，本发明实施例一和实施例二中的基站相关的所有方案都可以适用到本发明实施例中，这里不再重述具体内容。
数据服务器302：用于存储车辆标签信息和基站上报的标签记录，并根据标签记录的基站列表中各基站的距离计算车辆行驶距离和收费金额；
具体地，数据服务器302可为多个独立的子系统，每个子系统提供相同的功能，划分的依据是不同子系统所管理的标签不同。标签中存储了所属的数据服务器ID，基站301中存储了每个数据服务器的IP地址，基站301根据该标签所对应的数据服务器的IP地址上报标签记录。数据服务器提供了车辆信息，车辆行驶的历史标签记录，当有基站301上报标签记录时，服务器会存储该标签记录，并根据基站节点的列表算出车辆行驶的距离和扣款额度。
中心服务器303：用于对基站301和数据服务器302进行网络管理。
例如，中心服务器303提供基站301进行配置，拓扑，告警等功能，同时会维护多个基站301之间、基站301与数据服务器302之间的交互列表，当数据服务器302的地址发生变化时，中心服务器303会采用广播的方式将最新的地址信息发送到各个基站301，若某个基站301的地址发生变化时，中心服务器会将该消息以组播的方式发送给与该基站相关联的基站。
此外，中心服务器303还为用户提供统一的服务接口，根据用户输入的标签ID选择不同的数据服务器302与用户进行交互。简单的说，对于和客户的交互，该模块提供的是一个路由的功能。
优选地，为了防止故障，该系统还包括与数据服务器对应的备份服务器304，用于备份数据服务器，当数据服务器发生故障或软件升级时，替代数据服务器302与基站301连接并进行正常的业务。
例如，当完成交易后，数据服务器302会与备份服务器304进行备份操作，为了不影响数据服务器与基站的正常交互，数据服务器302与备份服务器304的同步可以选择系统空闲时进行。当数据服务器发生故障或软件升级时，备份服务器304替代数据服务器302与基站301连接并进行正常的业务。此外，该模块会启动一个监听，该监听的目的是收到数据服务器302恢复的消息后，备份服务器304会主动的与数据服务器302进行数据同步，同步完成后，通知所有基站301将交互对象恢复为数据服务器302。
本发明实施例利用基站之间的标签信息的传递与交换，实现了在复杂路径下跟踪车辆的运行路径，从而计算车辆的行驶距离进行收费。其次，本专利中标签的作用就是标识车辆，其它信息都存放在数据库中，这样既减轻了使用有源标签所带来的经济负担，又解决了无源标签的安全问题。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种自由流车辆计费方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤A、基站采集过往车辆的标签信息；
步骤B、基站过滤非法标签后，针对每一个合法的标签，查询缓存中是否存在该标签的标签记录，如果不存在,则新建一条标签记录并初始化值,如果存在,则在该标签记录的基站列表中增加本基站ID；
步骤C、将该标签记录组播到相邻基站；
步骤D、如果收到其它基站组播的该标签的标签记录，则删除该标签记录，结束流程；如果超过预设的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息，则将该标签记录发送到数据服务器，并删除该标签记录；
步骤E、数据服务器根据该标签记录的基站列表中各个基站之间的距离计算车辆行驶距离和收费金额。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站过滤非法标签包括：通过标签中的用途字节过滤不是用于自由流车辆计费的标签，以及通过采集时间间隔过滤重复采集的标签。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之后且步骤B之前还包括所述基站收到相邻基站组播的该标签记录并保存。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标签记录包括以下信息：
标签ID，用于记录该标签的唯一标识码；
基站ID，用于记录最近采集到该标签的基站的唯一标识码；
时间戳，用于记录最近采集到该标签的时间；
基站列表，用于记录车辆经过的所有基站的基站ID。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述相邻基站为：该标签记录的基站列表中的前一个基站，以及根据天线判断出的车辆可能行驶到的下一个基站。
6.一种自由流车辆计费基站，其特征在于，所述基站包括标签采集模块、标签清洗模块、数据处理模块、广播模块和上报模块，其中：
所述标签采集模块，用于采集过往车辆上的标签；
所述标签清洗模块，用于过滤标签采集模块采集到的非法标签；
所述数据处理模块，用于针对每一个合法的标签，查询缓存中是否存在该标签的标签记录，如果不存在,则新建一条标签记录并初始化值；如果存在,则在该标签记录中的基站列表中增加本基站ID；
所述广播模块，用于将标签记录组播到相邻基站；
所述上报模块，用于将超过预定的时间间隔阈值没有收到该标签的组播消息时，将该标签记录发送到数据服务器。
7.根据权利要求6的所述的基站，其特征在于，所述基站还包括接收模块，用于接收相邻基站的组播消息，并保存或删除对应的标签记录。
8.根据权利要求6的所述的基站，其特征在于，所述基站还包括根据路口设置的天线，用于判断车辆可能行驶的下一个基站。
9.根据权利要求6的所述的基站，其特征在于，所述标签清洗模块还包括第一过滤单元和第二过滤单元，其中：
所述第一过滤单元，用于根据采集的标签中的用途字节来过滤不是用于自由流车辆计费的标签；
所述第二过滤单元，用于根据采集时间间隔来过滤重复采集的标签。
10.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述标签记录至少包括以下信息：
标签ID，用于记录标签的唯一标识码；
基站ID，用于记录最近采集到该标签的基站的唯一标识码；
时间戳，用于记录最近采集到该标签的时间；
基站列表，用于记录车辆经过的所有基站的基站ID。
11.一种车辆计费系统，其特征在于，所述系统包括：包括权利要求6-10任一项权利要求所述的基站、数据服务器和中心服务器，其中：
所述数据服务器用于存储车辆标签信息和基站上报的标签记录，并根据标签记录的基站列表中各基站的距离计算车辆行驶距离和收费金额；
中心服务器用于对基站和数据服务器的管理。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与数据服务器对应的备份服务器，用于当数据服务器发生故障或软件升级时，替代数据服务器与基站连接并进行正常的业务。
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