CN103377490B - 一种全程测速模块、收费卡及收费系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路全程测速模块，包括接收机单元、处理单元、存储单元、发送单元及其外围电路，它可以同时接收北斗二代和GPS卫星系统的信号，实时采集和记录车辆的行驶信息（包括经纬度、时间和速度等），处理单元自动对比高速限速值与车辆实时速度，将超速信息存储后，通过发送单元发送出去。本发明还提供了一种全程测速卡及收费系统，通过读卡机将测速卡记录的超速信息读取出来，通过串口发送至高速公路收费监控中心，实现对高速公路车辆超速行为实时监控，有效避免超速行为的发生。本发明的全程测速卡具有体积小、成本低、速度跟踪性好等多种优点，由其构成的收费系统为交通部门管制超速行为提供了一个很好的解决方案。

Description

一种全程测速模块、收费卡及收费系统

技术领域

本发明涉及测速技术领域，更具体地说，是一种基于北斗二代和GPS的高速公路全程测速模块、收费卡及收费系统。

背景技术

随着我国高速公路建设的不断发展和公路市场改革的不断深入，交通基础设施建设项目尤其是高速公路项目覆盖范围越来越广。与此同时，城市道路及高速公路车辆超速行驶现象非常普遍，因此交通事故频频发生，每年的直接经济损失近几千万元，同时也给人民群众的人身安全带来了严重的威胁。所以整治交通秩序，减少超速行为，确保交通安全是当务之急。

目前我国高速公路大部分采用基于雷达或图像处理的测速技术，即在高速公路某些固定点安装雷达测速装置或者摄像头，通过雷达接收到的反射波频移量的计算而得出被测车辆的运动速度，或者通过摄像头拍摄的图像判断车速，再与高速车道的限速值进行对比，以判断是否超速。其中，基于图像处理的测速方法易受天气影响，在浓雾天气、雨雪、晚上等情况下测速准确性较低；雷达测速对测速角度要求苛刻、车速测量误差大，且很多司机在已知测速点的情况下，一发现前方有电子眼就立即减速，慢慢通过电子眼后又开始超速行驶，这样不能实现全局测速，易躲避性强，超速事件仍时有发生。近期有些省份实行区间测速技术，即通过采集车辆经过两位置点的通行信息（包括时间、车牌等），结合两点间距离与通行时间计算出平均车速从而判断有没有超速行为。虽然区间测速有效避免了定点测速易逃避的缺点，但其通过计算平均速度的方法判断超速仍具有其局限性：超速人员可以通过在服务区长时间停留等方式延长通行时间降低平均车速以逃避惩罚；判断准确度依赖定点测速装置的安放数量，但测速装置的成本高，大范围普及实现全程测速需要高投入，不利于实施。

发明内容

该发明的目的是针对现有测速技术不能准确判断实际超速情况的缺点，提出了一种全程测速解决方案，可以利用卫星定位技术，实时监测和采集车辆行驶信息，例如可以包括时间、经纬度、速度等信息，从而实现对车辆全程测速，有效解决了定点测速易躲避性的缺点，可以准确检测出超速情况，且卫星导航系统几乎不受天气情况影响，稳定性好。

本发明是这样实现的：提供一种全程测速模块，包括接收机单元、处理单元、存储单元、发送单元及其外围电路，其中：

接收机单元，用于实时接收卫星系统信号,获取有效的卫星导航信息；处理单元,与接收机单元连接,用于根据所述卫星导航信息解析对应的测速相关信息,并根据预设的限速信息对解析的测速相关信息进行处理；存储单元，与处理单元连接，用于存储所述处理单元处理后的超速信息；发送单元,与处理单元连接,用于发送处理结果；外围电路，分别与接收机单元、处理单元、存储单元和发送单元电连接，提供电源及复位功能，保证各单元能正常工作。

本发明的全程测速模块的接收机单元可由内置的卫星接收天线、双通道射频芯片和双模基带信号处理芯片组成；处理单元可为功能庞大的ARM微处理器，根据预存的限速信息以及解析的实时速度信息进行处理,并在超过所述限速信息时存储对应的时间\速度\位置；发送单元可包括射频收发芯片及内置的射频天线。

本发明的全程测速模块的处理单元解析的测速相关信息包括:实时测速时间\日期\位置\速度。

本发明的全程测速模块的接收机单元中的双通道射频芯片，可以并行接收两种以上卫星系统的信号芯片，其内部集成了低噪声放大器、混频器、镜像抑制滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器、频率综合器。

本发明的全程测速模块的接收机单元中的基带处理芯片，可为双模卫星导航基带处理器，其内部集成了多系统并行捕获引擎、多系统兼容的相关器引擎，用于处理基带信号。

本发明还提供一种全程测速收费卡，包括全程测速模块及其封装外壳。

本发明还提供一种全程测速收费系统，包括全程测速收费卡、读卡机、收费监控中心及Internet网络，其中：

全程测速收费卡，用于实时接收北斗和GPS卫星信号，获取有效的卫星导航信息，并解算出时间速度信息，将车辆行驶速度与限速值对比，并记录超速信息；

读卡机，与全程测速卡无线连接，用于读取车辆的超速信息；

收费监控中心，与读卡机连接，实时显示车辆的超速信息，便于工作人员监控超速行为，并实施罚款；

Internet网络，与收费监控中心网络连接，用于实现收费监控中心实时联网，并实现监控中心之间的交互通信。

本发明的全程测速收费系统，全程测速卡与读卡机之间通过非接触式的射频方式进行通信，实现数据的传输。

本发明的全程测速收费系统，读卡机通过UART串口与收费监控中心的主机相连，实现车辆超速信息的实时上传。

本发明由于采用以上技术方案，可以具有以下优点：

1.该测速模块可以实现全程测速，且稳定性强，精度高，将其应用于交通领域，能有效跟踪车辆速度，让超速车辆无处可逃。

2.测速模块中的射频芯片和基带处理芯片集成度高，通过芯片化设计将复杂的器件和软件集成，具有成本低、体积小、重量轻、功耗低等优点。

3.该模块能够同时接收北斗和GPS卫星的信号，实现双模定位和测速，在接收不到一个系统信号的情况下，可以通过接收另一卫星系统的信号来实现授时，提高了系统可靠性，减少了对单一导航系统的依赖，提高了定位与测速精度。

4.测速收费卡中处理器实现车辆速度与卡中预存的高速限速值自动对比，并记录超速速度、超速时间等，经过收费出口时刷卡，超速则发出警告，要求罚款，否则顺利通过收费口，实施简单易行，几乎不会造成收费口拥堵。

5.通过模块封装技术将全程测速模块封装成测速收费卡，系统集成度高，体积小，成本低，轻巧便于携带，利于普及和推广应用。

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：

图1为本发明全程测速模块概括示意图；

图2为本发明全程测速模块实施例结构示意图；

图3为全程测速收费系统的示意图。

具体实施方式：

本发明针对现有测速技术准确度低的缺点，充分利用卫星系统的高精度定位和测速，采用芯片级的解决方案，设计一款低成本、体积小、效率高的兼容北斗二号和GPS的双通道双模测速模块，并提供了一种基于上述测速模块的全程测速收费卡及收费系统，将其应用于高速公路测速领域，不仅可以克服现有高速测速技术低效的缺陷，还将极大推进我国北斗导航系统在交通领域中的应用，有效遏制超速行为。

如图1所示，本发明提供的全程测速模块包括接收机单元、处理单元、存储单元、发送单元及其外围电路，其中：

接收机单元，用于实时接收卫星系统信号,获取有效的卫星导航信息；处理单元,与接收机单元连接,用于根据所述卫星导航信息解析对应的测速相关信息,并根据预设的限速信息对解析的测速相关信息进行处理；存储单元，与处理单元连接，用于存储所述处理单元处理后的超速信息；发送单元,与处理单元连接,用于发送处理结果；外围电路，分别与接收机单元、处理单元、存储单元和发送单元电连接，提供电源及复位功能，保证各单元能正常工作。

本发明的全程测速模块的处理单元解析的测速相关信息包括:实时测速时间\日期\位置\速度。

实施例1：如图2所示，本发明提供的全程测速模块，由内置卫星接收天线、双通道射频芯片、多模基带处理芯片、微处理器、射频收发芯片、存储芯片、内置射频天线及外围电路组成。

本发明的全程测速模块的内置的卫星接收天线、双通道射频芯片和多模基带处理芯片组成接收机单元。双通道射频芯片，可以并行接收两种以上卫星系统的信号芯片，其内部集成了低噪声放大器、混频器、镜像抑制滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器、频率综合器及LDO，无需外接中频滤波器，可同时接收L1频段中国北斗二代、美国GPS、俄罗斯GLONASS及欧洲伽利略等多个导航系统的信号，实现双通道并行接收。

多模基带处理芯片可为双模卫星导航基带处理器，其内部集成了多系统并行捕获引擎、多系统兼容的相关器引擎，用于处理基带信号。其优选为一款多模卫星导航基带处理器，内部集成了超大规模并行捕获引擎，多系统兼容的相关器引擎，可以接收GPS、北斗卫星、GLONASS、伽利略等导航系统的民用卫星信号，并且兼容每个系统两个频段卫星信号，满足高灵敏度、高精度、高动态、精密授时等多种应用。

处理单元为功能庞大的ARM微处理器，根据预存的限速信息以及解析的实时速度信息进行处理,并在超过所述限速信息时存储对应的时间\速度\位置。

存储芯片为存储单元，用于存储所述处理单元处理后的超速信息。

射频收发芯片及内置的射频天线组成发送单元。射频收发芯片可以选用多种无线通信芯片，可以是蓝牙、RFID或其它短距离无线通信芯片之一，支持的频段可以是13.56MHZ或433MHZ或2.4GHZ，通过空中接口实现模块与外界的信息交互。

本发明的内置天线连接双通道射频芯片，它接收卫星系统的信号，获取有效的卫星导航电文，经双通道射频芯片锁相、滤波、放大、模数转换、频率综合等一系列射频处理，变为数字中频信号，通过SPI口发送至多模基带处理芯片进行处理，经过信号捕获、跟踪、解扩解调、译码等处理获取星历数据，将解出的基带信号传输到微处理器，它根据NMEA码格式解析出车辆实时行驶的日期、时间、经纬度（位置）、瞬时速度等信息，存储于存储芯片当中。微处理器内部软件可以自动将车辆的实时速度信息与预设的高速公路限速值进行比对，超速则记录下时间、速度和位置等超速信息，反之则不进行记录。记录的信息将被打包，通过射频收发芯片发送出去。

实施例2：如图3所示，本发明提供的全程测速收费系统包括由全程测速模块封装而成的全程测速收费卡、读卡机、收费监控中心及Internet网络。每辆车驶入高速收费站入口时，收费站工作人员通过收费监控中心记录车辆信息（车牌号等），在全程测速收费卡中写入入口站名称、车辆限速值及车辆信息等数据，激活收费卡后交与车主。在车辆行驶过程中，全程测速收费卡可以实时接收北斗和GPS卫星信号，从而获取车辆实时的位置、速度、和时间等信息，微处理器自动比对车辆实时速度与预存的限速值，超速则做上超速标记，并记录下超速时的位置、速度、和时间等信息。当车辆行驶至收费站出口时，车主通过读卡机刷卡，收费卡通过射频收发芯片以短距离无线的方式将所需的信息经过无线通信发送到读卡机，再经串口将数据发送至收费监控中心，收费站工作人员通过监控平台就可以直观地看出车辆是否超速以及超速值、超速时间等。由于是全程检测，因此服务器通过监测平台可以准确判断车辆是否超速以及超速时间等，若超速，则要求罚款，反之则可顺利通过收费口。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种全程测速模块，其特征在于，包括

接收机单元,用于实时接收卫星系统信号,获取有效的卫星导航信息；所述接收机单元由内置的卫星接收天线、双通道射频芯片和多模基带信号处理芯片组成；所述双通道射频芯片是能并行接收两种以上卫星系统的信号芯片，其内部集成了低噪声放大器、混频器、镜像抑制滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器、频率综合器；所述的多模基带信号处理芯片为双模卫星导航基带处理器，其内部集成了多系统并行捕获引擎、多系统兼容的相关器引擎，用于处理基带信号；

处理单元,与所述接收机单元连接,用于根据所述卫星导航信息解析对应的测速相关信息,并根据预设的限速信息对解析的测速相关信息进行处理；所述处理单元为ARM微处理器，根据预存的限速信息以及解析的实时速度信息进行处理,并在超过所述限速信息时存储对应的时间\速度\位置；所述处理单元解析的测速相关信息包括:实时测速时间\日期\位置\速度；

存储单元，与处理单元连接，用于存储所述处理单元处理后的超速信息；所述存储单元为通用存储芯片；

发送单元，与所述处理单元连接，用于发送处理结果；发送单元包括射频收发芯片及内置的射频天线；

外围电路，分别与所述的接收机单元、处理单元、存储单元和发送单元电连接，提供电源及复位功能，保证各单元能正常工作。

2.一种全程测速收费卡，其特征在于，包括上述权利要求1所述的全程测速模块及其封装外壳。

3.一种全程测速收费系统，其特征在于，包括：

上述权利要求2所述的全程测速收费卡，用于实时接收北斗和GPS卫星信号，获取有效的卫星导航信息，并解算出时间速度信息，将车辆行驶速度与限速值对比，并记录超速信息；

读卡机，与所述的全程测速收费卡无线连接，用于读取车辆的超速信息；

收费监控中心，与所述的读卡机连接，实时显示车辆的超速信息，便于工作人员监控超速行为，并实施罚款；

Internet网络，与所述的收费监控中心网络连接，用于实现收费监控中心实时联网，并实现收费监控中心之间的交互通信。

4.根据权利要求3所述的全程测速收费系统，其特征在于，所述的全程测速收费卡与所述的读卡机之间通过非接触式的射频方式进行通信，实现数据的传输。

5.根据权利要求3所述的全程测速收费系统，其特征在于，所述的读卡机通过UART串口与收费监控中心的主机相连，实现车辆超速信息的实时上传。