CN102956040B - 一种基于nfc的高等级公路收费系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于NFC的高等级公路收费系统，包括用于对高等级公路的各车道车辆进行收费的车道收费系统，与所述车道收费系统连接、且用于对所述车道收费系统进行远程监控和通信的收费管理中心，以及设置在每个车道的NFC读卡器；设置在每个车道的NFC读卡器，分别通过数据总线，连接至所述车道收费系统。本发明所述基于NFC的高等级公路收费系统，可以克服现有技术中通行卡携带和保管不方便、通用性差、容量小、成本高和节能环保性差等缺陷，以实现通行卡携带和保管方便、通用性好、容量大、成本低和节能环保性好的优点。

Description

一种基于NFC的高等级公路收费系统

技术领域

本发明涉及高等级公路联网收费设备技术领域，具体地，涉及一种基于NFC的高等级公路收费系统。

背景技术

高等级公路中拥有各种各样的通行卡，给通行收费带来了极大的便利。但是，每条公路都需要配备大量通行卡，不容易识别，容易丢失，携带也不方便。若使用近距离无线通讯技术(NearFieldCommunication，简称NFC)手机作为电子通行凭证载体，则既能像通行卡一样带来的便利，又能避免通行卡过多造成的浪费和不便。

由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC，是一种非接触式识别和互联技术，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输(在十厘米内)交换数据。由于近场通讯具有天然的安全性，因此，可用于替代现有高等级公路通行卡。

NFC设备传输数据有三种工作模式：⑴主动模式，以NFC标签的形式存在，主动识别和读取其它NFC设备；⑵被动模式，当设备接近NFC读卡器即可实现数据的确认和完成，整个过程NFC设备无需供电，相当于一张用NFC技术对数据进行加密、存储的卡片；⑶双向模式，该模式又被称为点对点通信模式，数据发送方和接受方设备都必须具备主动传输功能，同时含有供电模块；在双向模式下，数据传输时可以进行验证及授权。

2006年6月，诺基亚、中国移动、飞利浦、易通卡公司在厦门启动了中国首个NFC手机支付实验。NFC技术的双向模式，使得NFC手机可以作为高等级公路电子通行凭证使用。

现有的高等级公路的通行卡存在如下的缺陷：通行卡容易遗失，携带不便；每个高等级公路需要数量庞大的通行卡，成本开销大，通用性差，对资源是极大的浪费；卡容量小，普通卡的容量只有5kB左右。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在通行卡携带和保管不方便、通用性差、容量小、成本高和节能环保性差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于NFC的高等级公路收费系统，以实现通行卡携带和保管方便、通用性好、容量大、成本低和节能环保性好的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于NFC的高等级公路收费系统，包括用于对高等级公路的各车道车辆进行收费的车道收费系统，与所述车道收费系统连接、且用于对所述车道收费系统进行远程监控和通信的收费管理中心，以及设置在每个车道的NFC读卡器；设置在每个车道的NFC读卡器，分别通过数据总线，连接至所述车道收费系统。

进一步地，在所述车道收费系统与收费管理中心之间，还设有分别与所述车道收费系统和收费管理中心连接、且能够连接一个或者多个车道收费系统的数据交换服务器。

进一步地，所述收费管理中心，包括服务器模块、车辆信息验证模块和归档模块，其中：

所述服务器模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储所述车道收费系统产生的电子通行凭证信息；该电子通行凭证信息，包括密钥信息、入口站号、入口车道、驶入时间、车牌号码、车型车情和车辆快照等；

所述车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路前，在所述车道收费系统对待驶离车辆信息进行验证失败的情况下，进行车辆信息验证，并将该车辆信息验证结果反馈至所述车道收费系统进行计费和收费处理；这里，对相应车辆信息进行验证的处理，需要验证电子通行凭证效验是否失败、电子通行凭证部分信息是否遗失、电子通行凭证记录的车辆信息是否与当前车情不符等信息；

所述归档模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并归档所述车道收费系统产生的放行信息。

进一步地，所述车道收费系统，包括车辆检测模块、车辆信息采集模块、NFC终端信息获取模块、电子通行凭证产生模块、电子通行凭证获取模块、车辆信息验证模块、计费收费模块和放行模块，其中：

所述车辆检测模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，检测是否有车辆通过，并在检测到有车辆通过时，将所得检测信息发送至车辆信息采集模块；

所述车辆信息采集模块，用于在车辆驶入高等级公路时，将所得采集信息发送至电子通行凭证产生模块；以及，用于在车辆驶出高等级公路时，将所得采集信息发送至车辆信息验证模块；

所述NFC终端信息获取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应的NFC终端信息，并发送至电子通行凭证产生模块；

所述电子通行凭证产生模块，用于基于车辆信息采集模块发送的采集信息和NFC终端信息获取模块发送的NFC终端信息，生成相应的电子通行凭证，发送至收费管理中心，并反馈至NFC读卡器；

所述电子通行凭证获取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应NFC终端的电子通行凭证，并发送至车辆信息验证模块；

所述车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息采集模块发送的采集信息和电子通行凭证获取模块发送的电子通行凭证，对相应车辆信息进行验证，当验证成功时，将验证成功的信息发送至计费收费模块；当验证失败时，将验证失败的信息发送至收费管理中心；

所述计费收费模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息验证模块发送的验证成功的信息，对相应车辆进行计费收费，并将计费收费结果分别发送至放行模块和NFC读卡器；

所述放行模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于所述计费收费模块发送的计费收费结果，对相应车辆进行放行，并将放行结果发送至所述收费管理中心。

进一步地，所述NFC读卡器，包括设备信息读取模块、NFC终端发送模块和电子通行凭证读取模块，其中：

所述设备信息读取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC终端读取相应的NFC终端信息，并将所得NFC终端信息发送至车辆收费系统；

所述NFC终端发送模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从所述车道收费系统获取相应的电子通行凭证，并将所得电子通行凭证发送至相应的NFC终端；以及，用于在车辆驶离高等级公路时，从所述车道收费系统获取相应的计费收费结果，并将所得计费收费结果发送至相应的NFC终端；

所述电子通行凭证读取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC终端获取相应的电子通行凭证，并发送至所述车道收费系统。

进一步地，所述NFC终端，包括停车刷NFC终端模块、存储电子通行凭证模块和消除电子通行凭证模块，其中：

所述停车刷NFC终端模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，停车刷NFC终端，并将所得NFC终端信息发送至NFC读卡器；

所述存储电子通行凭证模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储NFC读卡器发送的电子通行凭证；

所述消除电子通行凭证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并消除NFC读卡器发送的电子通行凭证。

进一步地，所述NFC终端，还包括建立链接模块；

所述建立链接模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，建立停车刷NFC终端模块与NFC读卡器之间的链接。

进一步地，所述NFC终端，具体为NFC手机。

本发明各实施例的基于NFC的高等级公路收费系统，由于包括用于对高等级公路的各车道车辆进行收费的车道收费系统，与车道收费系统连接、且用于对车道收费系统进行远程监控和通信的收费管理中心，以及设置在每个车道的NFC读卡器；设置在每个车道的NFC读卡器，分别通过数据总线，连接至所述车道收费系统；可以采用NFC终端作为电子通行凭证，在驶入高等级路网和驶离高等级路网时与NFC收费系统进行信息存储和交换；实现车辆的收费、数据处理、设备控制和流程控制等工作，并将数据实时传送至收费管理中心；从而可以克服现有技术中通行卡携带和保管不方便、通用性差、容量小、成本高和节能环保性差的缺陷，以实现通行卡携带和保管方便、通用性好、容量大、成本低和节能环保性好的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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为基于NFC的高等级公路收费系统在车辆驶入高速路网时的工作流程示意图；

图2为基于NFC的高等级公路收费系统在车辆离开高速路网时的工作流程示意图；

图3为基于NFC的高等级公路收费系统的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1-图3所示，提供了一种基于NFC的高等级公路收费系统。

参见图3，本实施例的基于NFC的高等级公路收费系统，包括用于对高等级公路的各车道车辆进行收费的车道收费系统，与车道收费系统连接、且用于对车道收费系统进行远程监控和通信的收费管理中心，以及设置在每个车道的NFC读卡器；设置在每个车道的NFC读卡器，分别通过数据总线，连接至车道收费系统。在车道收费系统与收费管理中心之间，还设有分别与车道收费系统和收费管理中心连接、且能够连接一个或者多个车道收费系统的数据交换服务器。每个NFC终端，具体可以为移动通讯设备，如NFC手机。车道收费系统和数据交换服务器，可服务于单个NFC读卡器或者多个NFC读卡器。

参见图1和图2上述收费管理中心，包括服务器模块、车辆信息验证模块和归档模块，其中：

服务器模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储车道收费系统产生的电子通行凭证信息；该电子通行凭证信息，包括密钥信息、入口站号、入口车道、驶入时间、车牌号码、车型车情和车辆快照等；

车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路前，在车道收费系统对待驶离车辆信息进行验证失败的情况下，进行车辆信息验证，并将该车辆信息验证结果反馈至车道收费系统进行计费和收费处理；这里，进行车辆信息验证的处理，需要验证电子通行凭证的真伪、电子通行凭证的查询和电子通行凭证的归档等；

归档模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并归档车道收费系统产生的放行信息。

上述车道收费系统，包括车辆检测模块、车辆信息采集模块、NFC终端信息获取模块、电子通行凭证产生模块、电子通行凭证获取模块、车辆信息验证模块、计费收费模块和放行模块，其中：

车辆检测模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，检测是否有车辆通过，并在检测到有车辆通过时，将所得检测信息发送至车辆信息采集模块；

车辆信息采集模块，用于在车辆驶入高等级公路时，将所得采集信息发送至电子通行凭证产生模块；以及，用于在车辆驶出高等级公路时，将所得采集信息发送至车辆信息验证模块；

NFC终端信息获取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应的NFC终端信息，并发送至电子通行凭证产生模块；

电子通行凭证产生模块，用于基于车辆信息采集模块发送的采集信息和NFC终端信息获取模块发送的NFC终端信息，生成相应的电子通行凭证，发送至收费管理中心，并反馈至NFC读卡器；

电子通行凭证获取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应NFC终端的电子通行凭证，并发送至车辆信息验证模块；

车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息采集模块发送的采集信息和电子通行凭证获取模块发送的电子通行凭证，对相应车辆信息进行验证，当验证成功时，将验证成功的信息发送至计费收费模块；当验证失败时，将验证失败的信息发送至收费管理中心；这里，对相应车辆信息进行验证的处理，需要验证电子通行凭证效验是否失败、电子通行凭证部分信息是否遗失、电子通行凭证记录的车辆信息是否与当前车情不符等信息；

计费收费模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息验证模块发送的验证成功的信息，对相应车辆进行计费收费，并将计费收费结果分别发送至放行模块和NFC读卡器；

放行模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于计费收费模块发送的计费收费结果，对相应车辆进行放行，并将放行结果发送至收费管理中心。

上述NFC读卡器，包括设备信息读取模块、NFC终端发送模块和电子通行凭证读取模块，其中：

设备信息读取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC终端读取相应的NFC终端信息，并将所得NFC终端信息发送至车辆收费系统；

NFC终端发送模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从车道收费系统获取相应的电子通行凭证，并将所得电子通行凭证发送至相应的NFC终端；以及，用于在车辆驶离高等级公路时，从车道收费系统获取相应的计费收费结果，并将所得计费收费结果发送至相应的NFC终端；

电子通行凭证读取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC终端获取相应的电子通行凭证，并发送至车道收费系统。

上述NFC终端，包括停车刷NFC终端模块、建立链接模块、存储电子通行凭证模块和消除电子通行凭证模块，其中：

停车刷NFC终端模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，停车刷NFC终端，并将所得NFC终端信息发送至NFC读卡器；

存储电子通行凭证模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储NFC读卡器发送的电子通行凭证；

消除电子通行凭证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并消除NFC读卡器发送的电子通行凭证；

建立链接模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，建立停车刷NFC终端模块与NFC读卡器之间的链接。

图1可以显示基于NFC的高等级公路收费系统在车辆驶入高速路网时的工作流程。在图1中，NFC终端(可以设置在车辆上，由车辆携带)、NFC读卡器、车道收费系统和收费管理中心协同实现驶入高速路网的入口数据处理、设备控制、流程控制和数据上传等工作，用户使用NFC终端，在高等级公路入口，与NFC收费系统交互；NFC收费系统根据入口车辆信息，产生相应的电子通行凭证；NFC收费系统与NFC终端建立点对点通信链路；然后，NFC收费系统通过点对点通信链路将电子通行凭证传输给所述NFC终端；最后，NFC收费系统将电子通行凭证上传至收费管理中心。

在图1中，NFC终端、NFC读卡器、车道收费系统和收费管理中心的工作流程如下：

车道收费系统对所有设备进行初始化；

车检线圈检测到有车辆经过；

用户主动停车刷NFC终端；

NFC终端与NFC读卡器建立链接；

车道收费系统读取NFC终端信息；

车道收费系统通过车别识别,车道视频抓拍采集车辆信息；

车道收费系统产生电子通行凭证；

车道收费系统将电子通行凭证分别发送给收费管理中心和NFC读卡器；

NFC读卡器将电子通行凭证写入NFC终端；

车辆通行。

图2可以显示基于NFC的高等级公路收费系统在车辆离开高速路网时的工作流程。在图2中，NFC终端、NFC读卡器、车道收费系统和收费管理中心协同实现驶离高速路网的入口数据处理、设备控制、流程控制和数据上传等工作，用户在高等级公路出口，使用NFC终端与NFC收费系统交互，出口NFC收费系统与NFC终端建立点对点通信链路；NFC收费系统通过所述点对点通信链路，从NFC终端读取所述电子通行凭证；出口NFC收费系统根据电子通行凭证和实际车辆信息，判断是否需要收费管理中心进行车辆信息验证；验证后，出口NFC收费系统进行费用的计算和车辆的放行；最后，将收费信息上传至收费管理中心归档。

在图2中，NFC终端、NFC读卡器、车道收费系统和收费管理中心的工作流程如下：

车道收费系统对所有设备进行初始化；

车检线圈检测到有车辆经过；

用户主动停车刷NFC终端；

NFC终端与NFC读卡器建立链接；

车道收费系统读取NFC终端电子通行凭证；

车道收费系统通过车别识别,车道视频抓拍采集车辆信息；

车道收费系统进行车辆信息认证，失败则发送至收费管理中心验证；

车道收费系统进行算费和收费；

NFC读卡器将电子通行凭证从NFC终端删除；

收费管理中心车辆通行记录归档；

车辆通行。

上述实施例的基于NFC的高等级公路收费系统，提供了一种基于近场通信(NFC)、且使用电子通行凭证的高等级公路联网收费方法。该基于NFC的高等级公路收费系统，采用NFC终端作为电子通行凭证，在车辆驶入高等级路网和驶离高等级路网时与NFC收费系统进行信息存储和交换，实现车辆的收费、数据处理、设备控制和流程控制等工作，并将数据实时传送至收费管理中心；至少具有携带方便、终端可重复利用和存储容量大的优点。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，包括用于对高等级公路的各车道车辆进行收费的车道收费系统，与所述车道收费系统连接、且用于对所述车道收费系统进行远程监控和通信的收费管理中心，以及设置在每个车道的NFC读卡器；设置在每个车道的NFC读卡器，分别通过数据总线，连接至所述车道收费系统；

所述收费管理中心，包括服务器模块、车辆信息验证模块和归档模块，其中：

所述服务器模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储所述车道收费系统产生的电子通行凭证信息；

所述车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路前，在所述车道收费系统对待驶离车辆信息进行验证失败的情况下，进行车辆信息验证，并将该车辆信息验证结果反馈至所述车道收费系统进行计费和收费处理；

所述归档模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并归档所述车道收费系统产生的放行信息；

所述车道收费系统，包括车辆检测模块、车辆信息采集模块、NFC终端信息获取模块、电子通行凭证产生模块、电子通行凭证获取模块、车辆信息验证模块、计费收费模块和放行模块，其中：

所述车辆检测模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，检测是否有车辆通过，并在检测到有车辆通过时，将所得检测信息发送至车辆信息采集模块；

所述车辆信息采集模块，用于在车辆驶入高等级公路时，将所得采集信息发送至电子通行凭证产生模块；以及，用于在车辆驶出高等级公路时，将所得采集信息发送至车辆信息验证模块；

所述NFC终端信息获取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应的NFC终端信息，并发送至电子通行凭证产生模块；

所述电子通行凭证产生模块，用于基于车辆信息采集模块发送的采集信息和NFC终端信息获取模块发送的NFC终端信息，生成相应的电子通行凭证，发送至收费管理中心，并反馈至NFC读卡器；

所述电子通行凭证获取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC读卡器获取相应NFC终端的电子通行凭证，并发送至车辆信息验证模块；

所述车辆信息验证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息采集模块发送的采集信息和电子通行凭证获取模块发送的电子通行凭证，对相应车辆信息进行验证，当验证成功时，将验证成功的信息发送至计费收费模块；当验证失败时，将验证失败的信息发送至收费管理中心；

所述计费收费模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于车辆信息验证模块发送的验证成功的信息，对相应车辆进行计费收费，并将计费收费结果分别发送至放行模块和NFC读卡器；

所述放行模块，用于在车辆驶离高等级公路时，基于所述计费收费模块发送的计费收费结果，对相应车辆进行放行，并将放行结果发送至所述收费管理中心；

NFC终端、NFC读卡器、车道收费系统和收费管理中心的工作流程如下：

车道收费系统对所有设备进行初始化；

车检线圈检测到有车辆经过；

用户主动停车刷NFC终端；

NFC终端与NFC读卡器建立链接；

车道收费系统读取NFC终端信息；

车道收费系统通过车别识别,车道视频抓拍采集车辆信息；

车道收费系统产生电子通行凭证；

车道收费系统将电子通行凭证分别发送给收费管理中心和NFC读卡器；

NFC读卡器将电子通行凭证写入NFC终端；

车辆通行。

2.根据权利要求1所述的基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，在所述车道收费系统与收费管理中心之间，还设有分别与所述车道收费系统和收费管理中心连接、且能够连接一个或者多个车道收费系统的数据交换服务器。

3.根据权利要求1或2所述的基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，所述NFC读卡器，包括设备信息读取模块、NFC终端发送模块和电子通行凭证读取模块，其中：

所述设备信息读取模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从相应车道的NFC终端读取相应的NFC终端信息，并将所得NFC终端信息发送至车辆收费系统；

所述NFC终端发送模块，用于在车辆驶入高等级公路时，从所述车道收费系统获取相应的电子通行凭证，并将所得电子通行凭证发送至相应的NFC终端；以及，用于在车辆驶离高等级公路时，从所述车道收费系统获取相应的计费收费结果，并将所得计费收费结果发送至相应的NFC终端；

所述电子通行凭证读取模块，用于在车辆驶离高等级公路时，从相应车道的NFC终端获取相应的电子通行凭证，并发送至所述车道收费系统。

4.根据权利要求1或2所述的基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，所述NFC终端，包括停车刷NFC终端模块、存储电子通行凭证模块和消除电子通行凭证模块，其中：

所述停车刷NFC终端模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，停车刷NFC终端，并将所得NFC终端信息发送至NFC读卡器；

所述存储电子通行凭证模块，用于在车辆驶入高等级公路时，接收并存储NFC读卡器发送的电子通行凭证；

所述消除电子通行凭证模块，用于在车辆驶离高等级公路时，接收并消除NFC读卡器发送的电子通行凭证。

5.根据权利要求4所述的基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，所述NFC终端，还包括建立链接模块；

所述建立链接模块，用于在车辆驶入或驶离高等级公路时，建立停车刷NFC终端模块与NFC读卡器之间的链接。

6.根据权利要求5所述的基于NFC的高等级公路收费系统，其特征在于，所述NFC终端，具体为NFC手机。