CN103198528B - 基于rssi定位的停车场收费方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于RSSI定位的停车场收费系统及方法，该系统包括车载标签、地磁车位检测器、车位信息收集器、车位检测服务器和停车缴费服务器，车载标签安装在车辆内，车载标签内置有朝向地磁车位检测器的发射天线，地磁车位检测器内置有RSSI值监测模块并安装在停车场内的每个车位下方，各个地磁车位检测器连接到车位检测服务器并与停车缴费服务器实现自动停车收费功能；该方法包括车载标签发送无线射频信号、地磁车位检测器检测标签ID号和RSSI值、车位检测服务器判断标签ID号并自动缴费的过程。本发明在地磁车位检测器上增加RSSI检测、车载标签的定向发射机制和服务器的RSSI峰值判断功能，实现了车位检测和全自动收费功能，有效地解决了信号干扰的难题。

Description

基于RSSI定位的停车场收费方法

技术领域

本发明涉及停车场收费系统，尤其是一种基于RSSI定位的停车场收费方法。

背景技术

目前，停车场收费方式一般分为半自动主动式和全自动被动式两种方式。半自动主动式包括刷卡缴费、一键缴费以及手机缴费等，在缴费过程中人工参与了一部分操作，例如，申请号为CN201010259629.X的专利文献公开了一种停车场智能收费系统，该系统主要包括车载设备和对应的支付工具，车主使用如公交卡、银行卡等支付工具在车辆进入车位和离开车位时分别在车载设备上刷卡，车载设备从第1次刷卡开始计时，最后1次刷卡作为计时截至时间。再如，申请号为CN200920262462.5的专利文献公开了一种一键停车缴费器和一键停车缴费系统，一键停车缴费器包括缴费指令电路，缴费指令电路设置开始缴费按钮、截至缴费按钮和缴费按钮，车主通过分别按压三个按钮完成全部缴费操作。以上半自动主动式缴费方式由于涉及人工操作环节，自然就多了一层风险，容易产生相应的弊端。

被动式全自动收费方式是目前较为理想的收费方式。被动式全自动收费只需在车上安装一个车载装置，该车载装置由停车场收费检测器或车位检测器被动触发，车场收费检测器或车位检测器获得车载标签ID号，上传给停车场服务器，然后服务器后台绑定车主信息，进而完成缴费。车载标签ID号一般有两种触发方式：第一种触发方式是在停车场入口和出口分别设置收费检测点，分别在收费检测点安装发射器和接收器、在来往的车辆上也安装发射器和接收器，用于获取车载标签ID号或车牌信息以及进、出停车场的时间并计算停车时长，此方法对于大部分路边停车场没有出口和入口的场合则不适用。车载标签ID号第二种触发方式是利用每个车位的车位检测器触发车载标签ID号，当车辆驶入车位的时候，车位检测器获取车载标签ID号，再传送给后台服务器，进而进行后台扣费，该方式的优势在于兼顾车位检测和停车场收费两项功能，彻底代替手工，全自动收费，效率高，是目前最为理想的方式；但是其实现的难点在于：当相邻车位的车辆在同一时间到达时，各个车位的检测器在同一时间发射信号给各自车辆的车载标签，容易造成信号和信号之间的干扰。为了解决上述信号干扰问题，申请号为CN201010282329.3的专利文献公开了一种停车收费装置，此停车收费装置将几种技术手段综合一起实现抗干扰功能：第一种技术手段是：停车收费装置由至少2个咪表组组成，每个咪表组内有1个抗干扰模块，用于对组内各个咪表进行分时操作和分频操作，同一时刻只能有1个咪表发射信号或每辆车辆只能接收1种频率信号；第二种技术手段是：咪表组之间增加第2抗干扰模块，用于给咪表组之间分配不同的频率；第三种技术手段是：在咪表上设置功率可调装置，使咪表的功率可调范围仅适合于当前车位；第四种技术手段是：咪表包括延时单元，用于对终端的通讯产生随机延时，这样可以避免咪表和终端之间同时应答一直相互干扰的情况。以上几种技术手段的综合使用解决了咪表之间的信号干扰并实现了全自动收费，但是，其存在的问题是：1、判断条件过于复杂，至少需要四个判断条件；2、咪表投资大、成本高、用户难以接受，需挖路安装、用户操作不方便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种产品性价比高：处理简单、便于实施且投资小的基于RSSI定位的停车场收费方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于RSSI定位的停车场收费方法，是在如下系统实现的：该系统包括车载标签、地磁车位检测器、车位信息收集器、车位检测服务器和停车缴费服务器，车载标签安装在车辆内，车载标签内置有朝向地磁车位检测器的发射天线，地磁车位检测器内置有RSSI值监测模块并安装在停车场内的每个车位下方，各个地磁车位检测器与车位信息收集器通过无线网络相连接，该车位信息收集器通过无线网络连接到车位检测服务器，该车位检测服务器与停车缴费服务器相连接实现自动停车收费功能，具体包括以下步骤：

步骤1、安装有车载标签的待停车辆驶入停车位，车载标签每间隔一定时间以广播的方式向地磁车位检测器发送无线射频信号；

步骤2、地磁车位检测器判断当前车位有车时，则打开接收端口并接收车载标签发送的数据，转入步骤3；如果当前车位没有车，则返回步骤2；

步骤3、地磁车位检测器打开接收端口并持续一段时间，当读取到标签发送的标签ID号和RSSI值后，关闭接收端口，并将RSSI值连同标签ID号一起通过车位信息收集器发送给车位检测服务器；

步骤4、车位检测服务器接收标签ID号和RSSI值后，按照标签ID号进行数据分类，同一类标签为相同RSSI记录结构；

步骤5、车位检测服务器从相同RSSI记录结构中获取RSSI峰值，并以此RSSI峰值判断当前缴费节点并获取该缴费节点的缴费标签ID号；

步骤6、车位检测服务器将标签ID号发送给停车缴费服务器，停车缴费服务器根据标签ID号绑定车主信息，并根据车主信息自动扣除车主的停车费用。

而且，所述步骤5判断当前缴费节点并获取该缴费节点的缴费标签ID号的方法包括以下步骤：

⑴判断当前RSSI记录结构中节点个数；

⑵如果节点个数为1个，则判断当前节点就是缴费节点，此节点对应的车辆即是缴费车辆，此车辆对应的车载标签的标签ID号就是缴费标签ID号；

⑶如果节点个数大于或等于2个，则RSSI值最大的节点就是缴费节点，此缴费节点对应的车辆就是缴费车辆，此车辆对应的标签ID号就是缴费标签ID号。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明在现有的地磁车位检测设备的基础上扩充新的功能，使车位检测器端在几乎不增加任何成本的情况下，通过增加RSSI(Received SignalStrength Indicator接收信号强度指示)检测端口、车载标签的定向发射机制和服务器端的RSSI峰值判断法，并且将复杂的抗干扰判断方法和计算放到服务器端集中处理，实现了车位检测和全自动收费双功效，产品性价比高。

2、本发明所使用的地磁车位检测器基本不占用地面空间，大部分安装在地表面以下，其顶部外壳略高出地面(约1厘米)，安装时只需要挖一个约20公分左右的洞即可，不仅有利于环境的美观，而且施工操作简单，有效降低施工成本。

3、本发明采用标签定向发射机制，巧妙地利用当前车位检测节点近似位于车载标签的正下方，而临近车位检测节点近似位于当前车载标签的两侧的特点，通过调整发射天线的安装角度，选择性地强化了有效信号而弱化了干扰信号，在不增加复杂运算和硬件投资的情况下，有效地解决了信号之间干扰的难题。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意图；

图2为地磁车位检测器的电路方框图；

图3为车载标签的电路方框图；

图4为车载标签的定向发射机制原理图；

图5为停车场车位尺寸、地磁车位检测器、车载标签的位置关系示意图；

图6为同一时刻新进2辆车时车位检测节点信号接收示意图；

图7为服务器按照车载标签进行分组判断缴费节点的原理图；

图8为同一时刻新进1辆车时车位检测节点信号接收示意图；

图9为停车检测服务器内软件模块构成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于RSSI定位的停车场收费系统，如图1所示，包括车载标签、地磁车位检测器、车位信息收集器、车位检测服务器和停车缴费服务器，车载标签安装在车辆内，车载标签内置有朝向地磁车位检测器的发射天线，地磁车位检测器内置有RSSI值监测模块并安装在停车场内每个车位下方构成车位检测节点，各个车位检测节点与车位信息收集器通过无线网络相连接，该车位信息收集器通过无线网络连接到车位检测服务器，该车位检测服务器安装有RSSI车辆定位软件实现车位的检测功能，停车缴费服务器与车位检测服务器相连接实现自动停车收费功能。

如图2所示，地磁车位检测器包括无线通讯模块、中央处理器模块、地磁传感器模块、RSSI值监测模块和电源管理模块，电源管理模块与无线通讯模块、中央处理器模块、地磁传感器模块、RSSI值监测模块相连接为各个模块供电，中央处理器模块与无线通讯模块、地磁传感器、RSSI值监测模块相连接实现相应的控制功能。该地磁车位检测器为超低功耗装置，由于功耗非常低，电池使用寿命可达四到五年，其占空比约为千分之一(1000秒中只有1秒是工作状态，其它时间为休眠状态)。该地磁车位检测器在检测到车辆时，打开端口的时间只是非常短暂的时间，在确保不丢失信号的情况下，尽量缩短时间，一般为四、五秒钟后自动关闭，因此大大节省了功耗。地磁车位检测器的RSSI值监测模块用于接收标签发射的信号，每接收1个信号，记录RSSI值，连同车位检测信息一起发送给车位信息收集器，再由车位信息收集器汇集后上传给车位检测服务器。

如图3所示，车载标签包括标签ID号、MCU、无线射频模块、发射天线和LED，所述的MCU与无线射频模块、LED相连接，该无线射频模块与发射天线相连接，所述的标签ID号为后台发行标签时写入的，该标签ID号和车主信息一一绑定。车载标签作为一个发射器(只发射不接收的装置)，每相隔2秒钟以广播的方式发送自己的标签ID号，该标签ID号可以被其周围的车位检测器接收。如图4所示，车载标签具有定向机制，该定向机制原理为：通过将车载标签内部发射天线的方向朝向本停车位的地磁车位检测器，从而强化和弱化不同位置的信号发射强度。

如图5所示，车载标签一般采用密封固定方式安装在车辆驾驶室内，通常由车载标签的发行商负责安装，不可随意拆卸。当车载标签安装好后，其内部发射天线的方向也就固定。假设停车场中每个车位宽2米，长4米，在每个车位中心安装地磁车位检测器，两个临近地磁车位检测器之间距离应该大于当前车位车载标签到本车位地磁车位检测器之间的距离。所述的地磁车位检测器安装于车位中心，其顶部外壳略高出地面约1厘米，顶部外壳内安装有天线。采用具有强抗压能力的坚固塑胶密封安装。地磁车位检测器具有很好的抗温度变化能力，本发明基于在先申请的专利号为201010130518.9的一种提高地磁车位检测器准确性的算法的发明专利。能够保持在冬、夏季节温差相差60度、昼夜温差20度时保持检测数据的准确性。

如图6所示，假设在同一时刻(2到3秒内)，1号车位和3号车位同时进车，1号、3号地磁车位检测器接收端口打开，打开端口的持续时间应该比车载标签的发射周期(例如2秒)要长，以保证能够读出信号强度。1号地磁车位检测器接收来自本身标签1的RSSI-1信号和标签3的RSSI-3的信号，3号地磁车位检测器接收来自本身标签3的RSSI-3信号和标签1的RSSI-1的信号，以上4条数据(RSSI值)最终通过车位信息收集器上传给服务器；由于2号车位无车，2号车位的地磁车位检测器接收端口始终为关闭状态。如图7所示，当车位检测服务器通过车位信息收集器接收上述数据后，通过RSSI车辆定位算法判断接收到的数据是否是最新数据？如果是最新数据，则对于这4条数据按照标签ID号进行分类：标签1组和标签3组，标签1组的2条数据中，来自车位检测节点1的信号最强，因此，服务器判断标签1组当前缴费节点为车位检测节点1；标签3组的2条数据中，来自车位检测节点3的信号最强，因此，服务器判断标签3组当前缴费节点为车位检测节点3。

如图8所示，在同一时刻只有1辆新进车辆时，虽然1号、2号、3号车位都有车，但新进的车辆只有2号位的车辆，此时，由于1号、3号车位早已停车，尽管车载标签1、车载标签2、车载标签3每相隔2秒钟发射1次标签ID号，但由于1号、3号地磁车位检测器已经关闭接收端口，不能接收来自车载标签1、车载标签2、车载标签3发射的信号；只有2号地磁车位检测器检测到新进的车辆并打开了接收端口，接收来自车载标签1、车载标签2、车载标签3发射的信号，这样，就屏蔽了临近节点的干扰数据，实现了第1层屏蔽机制。第2层屏蔽机制是由标签本身的定向机制决定的：通过调整标签发射天线的方向，进一步加强当前车位的信号强度，而弱化临近车位的信号强度，对于2号车位检测节点来说，车载标签2的发射信号最强，而车载标签1、车载标签3相对于标签2距离2号节点的距离更远，使得它对于2号车位检测节点的发射信号强度很低，这就避免了临近车位误判断的情况发生，保证了系统的稳定性。

本停车场收费系统的限制条件：仅限于停车场存放小汽车，不包括大型卡车，且在小汽车上安装的车载标签距离本车位检测节点的距离小于临近两个车位检测节点之间的距离。

一种基于RSSI定位的停车场收费方法，是在上述基于RSSI定位的停车场收费系统上实现的，包括以下步骤：

步骤1、安装有车载标签的待停车辆驶入停车位，车载标签每间隔一定时间以广播的方式不断向停车场周围的地磁车位检测器发送无线射频信号；

车载标签由发行单位制作发行，例如由车管所注册并发行车载标签，该车载标签上的标签ID号为发行时写入的，该标签ID号和车主信息一一绑定，车载标签密封并固装在车辆指定的位置上。

在停车场内的每个车位上安装地磁车位检测器，该地磁车位检测器实时检测各自的车位状态。

步骤2、停车场内的地磁车位检测器判断当前车位是否有车？如果当前车位有车，则打开接收端口并接收车载标签发送的数据，转入步骤3，如果当前车位没有车，则返回步骤2；

步骤3、地磁车位检测器打开接收端口并持续一段时间，当读取到标签发送的标签ID号和RSSI值后，关闭接收端口，并将RSSI值连同标签ID号一起通过车位信息收集器发送给车位检测服务器；

步骤4、车位检测服务器接收标签ID号和RSSI值后，按照标签ID号进行数据分类，同一类标签为相同RSSI记录结构；

如图9所示，车位检测服务器包括RSSI峰值算法模块和软件纠错模块，由于纠错模块采用车位检测服务器常规的功能模块，在此不再详述，而RSSI峰值算法模块则为本发明创新之处。

步骤5、车位检测服务器从相同RSSI记录结构中获取RSSI峰值，RSSI峰值算法模块以此RSSI峰值判断当前缴费节点，同时获取该缴费节点的缴费标签ID号；其具体过程包括：

⑴判断当前RSSI记录结构中节点个数；

⑵如果节点个数为1个，则判断当前节点就是缴费节点，此节点对应的车辆既是缴费车辆，此车辆对应的车载标签的标签ID号就是缴费标签ID号；

⑶如果节点个数大于或等于2个，则RSSI值最大的节点就是缴费节点，此节点对应的车辆就是缴费车辆，此车辆对应的车载标签的标签ID号就是缴费标签ID号；

步骤6、车位检测服务器将标签ID号发送给停车缴费服务器，停车缴费服务器根据标签ID号绑定车主信息，并根据车主信息自动扣除车主的停车费用。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于RSSI定位的停车场收费方法，是在如下系统实现的：该系统包括车载标签、地磁车位检测器、车位信息收集器、车位检测服务器和停车缴费服务器，车载标签安装在车辆内，车载标签内置有朝向地磁车位检测器的发射天线，地磁车位检测器内置有RSSI值监测模块并安装在停车场内的每个车位下方，各个地磁车位检测器与车位信息收集器通过无线网络相连接，该车位信息收集器通过无线网络连接到车位检测服务器，该车位检测服务器与停车缴费服务器相连接实现自动停车收费功能，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、安装有车载标签的待停车辆驶入停车位，车载标签每间隔一定时间以广播的方式向地磁车位检测器发送无线射频信号；

步骤2、地磁车位检测器判断当前车位有车时，则打开接收端口并接收车载标签发送的数据，转入步骤3；如果当前车位没有车，则返回步骤2；

步骤3、地磁车位检测器打开接收端口并持续一段时间，当读取到标签发送的标签ID号和RSSI值后，关闭接收端口，并将RSSI值连同标签ID号一起通过车位信息收集器发送给车位检测服务器；

步骤4、车位检测服务器接收标签ID号和RSSI值后，按照标签ID号进行数据分类，同一类标签为相同RSSI记录结构；

步骤5、车位检测服务器从相同RSSI记录结构中获取RSSI峰值，并以此RSSI峰值判断当前缴费节点并获取该缴费节点的缴费标签ID号；

步骤6、车位检测服务器将标签ID号发送给停车缴费服务器，停车缴费服务器根据标签ID号绑定车主信息，并根据车主信息自动扣除车主的停车费用。

2.根据权利要求1所述的基于RSSI定位的停车场收费方法，其特征在于：所述步骤5判断当前缴费节点并获取该缴费节点的缴费标签ID号的方法包括以下步骤：

⑴判断当前RSSI记录结构中节点个数；

⑵如果节点个数为1个，则判断当前节点就是缴费节点，此节点对应的车辆即是缴费车辆，此车辆对应的车载标签的标签ID号就是缴费标签ID号；

⑶如果节点个数大于或等于2个，则RSSI值最大的节点就是缴费节点，此缴费节点对应的车辆就是缴费车辆，此车辆对应的标签ID号就是缴费标签ID号。