CN103473820B - 基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法，所述系统包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，所述路侧读写设备包括一台或多台微波天线以及与一台或多台微波天线连接的天线控制器，所述微波天线可在车道上投射出两个或两个以上通信区。所述方法是在其中一个通信区中车载电子标签仅完成部分交易处理操作时，可以在下一通信区中续接处理上一通信区中车载电子标签未完成的交易处理操作，并且上述处理过程车辆可以自由流状态行驶，甚至跨道通行也不会对处理造成影响。本发明的电子不停车收费车道系统既有助于提高电子标签的交易成功率，也可适应在高车速的自由流环境下使用。

Description

基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电子不停车收费车道系统，尤其是一种基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法，属于车辆不停车收费领域。

背景技术

目前，在我国公路电子不停车收费(ElectricTollCollection，ETC)应用领域中，随着公路联网收费的纵深发展，及用户对ETC服务要求的不断提高，通行体验更佳、通行处理能力更高的自由流ETC车道必然会成为公路收费领域中的一种重要发展趋势，特别是随着公路联网收费实施以后，二义性路径问题的解决、路网标识站车道的建设等均离不开这种自由流车道通行模式的应用。

但是在目前在自由流ETC车道系统中，对于ETC车辆交易所需的电子标签交易处理工作，其均须在同一天线通信区范围内完成，不然尽管车道中存有多个通信区，其在另一个通信区中也必须重新执行所须的交易处理操作，不支持续接性的交易处理。该种方法，对于应用在非自由流或低速的自由流环境下，不会存在明显的交易时间制约。但是在高车速的自由流环境下，则存在以下问题及缺陷：

首先，ETC车辆在自由流ETC车道的交易处理过程离不开微波天线对车载电子标签进行的交易处理操作。而要完成上述微波天线对电子标签的处理操作，所对应ETC车辆必须在微波天线所投影在车道的通信区范围内，假设该通信区的长度为L，所需的交易处理操作时间为T。为此，要保证车辆在这给定的通信区内完成交易处理的限制速度V_max≤L/T，若车辆通行车速超过限制速度V_max时，则意味着该车辆将不具备足够的时间在这给定的通信区内完成ETC车辆交易必需的交易处理操作，从而造成车辆交易的失败。

中国专利号为CN200510101197.9的发明专利公开了“一种双通信区电子不停车收费车道系统及其实现方法”、中国专利号为CN200520067262.6的实用新型专利公开了“一种双通信区电子不停车收费车道系统”以及中国专利号为CN200920052163.9的实用新型专利公开了“一种多交易区电子收费车道系统”，上述专利的系统及方法虽然通过不同发射角的微波天线构成两个或两个以上的通信区域，但由于这些专利的系统及方法中对于车载电子标签的交易处理均安排在同一的天线通信区中进行，为此，这些专利的系统及方法同样存在上述的问题及缺陷，仅能适用于车速较低的非自由流ETC车道或类自由流ETC车道。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，该系统通过实现对车载电子标签的接续式交易处理，进一步提高车载电子标签的交易成功率，特别是车辆在高速行驶时的交易处理成功率，从而使电子不停车收费可在高车速的自由流环境下得以应用。

本发明的另一目的在于提供基于上述系统实现的自由流电子不停车收费方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，其特征在于：所述路侧读写设备包括一台或多台微波天线以及与一台或多台微波天线连接的天线控制器，其中：

所述主控机，用于根据整个系统的业务处理流程完成对路侧读写设备的控制及信息交互操作；

所述微波天线，用于在每条车道上投射出按前后顺序依次设置的两个或两个以上通信区，并根据主控机的控制指令在其中一个通信区中完成车辆的全部交易处理操作，或在其中一个通信区中根据车辆在上一通信区中所完成的部分交易处理操作接续完成余下交易处理操作。

作为一种实施方案，所述多台微波天线中存在与同一天线控制器连接的微波天线。

作为一种实施方案，所述多台微波天线中存在分别与不同的天线控制器连接的微波天线，所述不同的天线控制器之间通过有线或无线方式进行通信连接。

作为一种实施方案，所述系统还包括位于车道上方的龙门架，所述微波天线安装在龙门架上。

作为一种实施方案，所述每个通信区内设有用于检测车辆是否进入该通信区的一组车辆检测传感器，所述每组车辆检测传感器分别与主控机连接。

具体的，所述每组车辆检测传感器采用至少一个车辆检测传感器构成，所述每个车辆检测传感器为地感线圈、地磁装置、红外装置、视频检测装置或激光装置。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统实现的自由流电子不停车收费方法，其特征在于包括以下步骤：

1)当检测到ETC车辆进入车道的第一个通信区时，系统控制微波天线与第一个通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，进入步骤2)；

2)若车载电子标签已完成部分交易处理操作，则生成车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，进入步骤4)；若车载电子标签未完成任何交易处理操作，进入步骤3)；

3)所述车辆继续前行，当车辆进入下一个通信区时，系统控制微波天线与该通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，判断车辆是否位于最后一个通信区，若是，进入步骤6)，若否，返回步骤2)；

4)所述车辆继续前行，当车辆进入下一个通信区时，系统控制微波天线与该通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，读取车载电子标签的ID号，并根据车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，继续处理车载电子标签在上一个通信区中未完成的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，判断车辆是否位于最后一个通信区，若是，进入步骤6)，若否，更新车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，重复本步骤4)；

5)当车辆在微波天线所投射的通信区中完成交易后，系统生成交易记录，进入步骤6)；

6)恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

作为一种实施方案，当投射出上一个通信区的微波天线和投射出下一个通信区的微波天线与同一天线控制器连接时，若上一个通信区中车载电子标签的交易处理操作处于部分完成状态，则车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录通过天线控制器传送至投射出下一个通信区的微波天线中。

作为一种实施方案，当投射出上一个通信区的微波天线和投射出下一个通信区的微波天线分别与不同的天线控制器连接时，若上一个通信区中车载电子标签的交易处理操作处于部分完成状态，则车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录传送至与下一个通信区的微波天线连接的天线控制器中，其传送方式采用通过主控机传送或直接传送。

具体的，所述车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录包括：车载电子标签ID信息和已完成交易步骤末点标识信息。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的电子不停车收费车道系统通过微波天线在车道上投射出的两个或两个以上的通信区，并在这些通信区中实现对车载电子标签的续接式交易处理操作，即车辆在下一通信区中可以完成在上一通信区中未完成的交易处理操作，大大提高了车辆在有限的通信范围内以及处理车载电子标签步骤的时间充裕度，在保证车辆交易成功率的前提下支持车辆以更高的车速通过车道，此类效果更符合在高车速自由流环境下进行应用。

2、本发明的电子不停车收费车道系统由于具备对车载电子标签已完成交易步骤的末点标识进行记录以及交互的功能，为此车辆在上、下游通信区通行期间存在跨道、变道行驶，也不会影响电子标签续接式交易处理操作的执行，无疑更符合自由流环境下的应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统结构示意图。

图2为本发明实施例1的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统实现的自由流电子不停车收费方法的流程示意图。

图3为本发明实施例3的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，以ETC单车道为例，本实施例的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统包括主控机1、位于路侧的设备机柜2、位于车道上方的龙门架以及路侧读写设备。

所述主控机1安置在设备机柜2内并与路侧读写设备连接，是整个自由流车道系统的控制核心，以根据整个系统的业务处理流程完成对该设备的控制及信息交互操作。

所述路侧读写设备包括第一微波天线3、第二微波天线4以及天线控制器5，所述第一微波天线3可在车道上投射出第一通信区6，所述第二微波天线4可在车道上投射出第二通信区7，所述第一微波天线3和第二微波天线4分别与天线控制器5连接，所述天线控制器5安置在设备机柜2内。

所述龙门架包括前端龙门架8和后端龙门架9，按车流方向按序设置，所述前端龙门架8和后端龙门架9之间的距离A为10m。

所述第一微波天线3采用顶挂方式安装在前端龙门架8上，用于对进入通信区6的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，所述第一通信区6前沿与前端龙门架8之间的距离C为10m；所述第二微波天线4采用顶挂方式安装在后端龙门架9上，用于对进入第二通信区7的已完成部分交易处理操作的车载电子标签进行续接式交易处理操作，或对进入第二通信区7的未完成任何交易处理操作的车载电子标签进行交易处理操作，所述通信区7前沿与后端龙门架9之间的距离B为10m。

如图1和图2所示，本实施例的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统实现的自由流电子不停车收费方法，所述第一微波天线3和第二微波天线4处于常开状态，包括以下步骤：

1)当第一微波天线3检测到ETC车辆进入车道的第一通信区6时，系统控制第一微波天线3与第一通信区6中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，进入步骤2)；

2)若车载电子标签已完成部分交易处理操作，第一微波天线3将生成车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，并且该记录通过天线控制器5传送至第二微波天线4中，进入步骤4)；若车载电子标签未完成任何交易处理操作，进入步骤3)；

3)所述车辆继续前行，当第二微波天线4检测到该车辆进入第二通信区7时，系统控制第二微波天线4与第二通信区7中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，由于第二通信区7已是最后一个通信区，进入步骤6)；

4)所述车辆继续前行，当第二微波天线4检测到该车辆进入第二通信区7时，系统控制第二微波天线4与第二通信区7中车辆的车载电子标签建立通信链路，读取车载电子标签的ID号，并根据接收到的车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，继续处理车载电子标签在第一通信区6中未完成的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，由于第二通信区7已是最后一个通信区，进入步骤6)；

5)当车辆在第一通信区6或第二通信区7中完成交易后，系统生成交易记录，进入步骤6)；

6)恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

上述步骤中，所述车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录包括：车载电子标签ID信息和已完成交易步骤末点标识信息。

实施例2：

以ETC单车道为例，在实施例1的系统结构基础上，本实施例的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统主要特点是：所述第一通信区6内设有第一组车辆检测传感器，用于检测车辆是否进入第一通信区6；所述第二通信区7内设有第二组车辆检测传感器，用于检测车辆是否进入第二通信区7；所述第一组车辆检测传感器和第二组车辆检测传感器分别与主控机1连接，所述第一组车辆检测传感器和第二组车辆检测传感器分别采用一个地感线圈构成。

本实施例的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统实现的自由流电子不停车收费方法，所述第一微波天线3和第二微波天线4在不使用时处于关闭状态，包括以下步骤：

1)当第一车辆检测传感器检测到ETC车辆进入车道的第一通信区6时，系统控制第一微波天线3与第一通信区6中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，进入步骤2)；

2)若车载电子标签已完成部分交易处理操作，第一微波天线3将生成车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，并且该记录通过天线控制器5传送至第二微波天线4中，进入步骤4)；若车载电子标签未完成任何交易处理操作，进入步骤3)；

3)所述车辆继续前行，当第二车辆检测传感器检测到该车辆进入第二通信区7时，系统控制第二微波天线4与第二通信区7中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，由于第二通信区7已是最后一个通信区，进入步骤6)；

4)所述车辆继续前行，当第二车辆检测传感器检测到该车辆进入第二通信区7时，系统控制第二微波天线4与第二通信区7中车辆的车载电子标签建立通信链路，读取车载电子标签的ID号，并根据接收到的车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，继续处理车载电子标签在第一通信区6中未完成的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，由于第二通信区7已是最后一个通信区，进入步骤6)；

5)当车辆在第一通信区6或第二通信区7中完成交易后，系统生成交易记录，进入步骤6)；

6)恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

实施例3：

如图3所示，以ETC双车道为例，该双车道分别为第一车道和第二车道，本实施例的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统包括主控机1、位于路侧的设备机柜2、位于车道上方的龙门架以及路侧读写设备。

所述主控机1安置在设备机柜2内并与路侧读写设备连接。

所述路侧读写设备包括第一微波天线3、第二微波天线4、第三微波天线5、第四微波天线6、第一天线控制器7以及第二天线控制器8，所述第一微波天线3和第二微波天线4可分别在第一车道上投射出第一通信区9和在第二车道上投射出第二通信区10；所述第三微波天线5和第四微波天线6可分别在第一车道上投射出第三通信区11和在第二车道上投射出第四通信区12；所述第一微波天线3和第二微波天线4分别与第一天线控制器7连接，第三微波天线5和第四微波天线6分别与第二天线控制器8连接，所述第一天线控制器7和第二天线控制器8分别与主控机1连接，所述第一天线控制器7和第二天线控制器8安置在设备机柜2内，所述第一天线控制器7和第二天线控制器8之间通过有线或无线方式进行通信连接。

所述龙门架包括前端龙门架13和后端龙门架14，按车流方向按序设置，所述前端龙门架13和后端龙门架14之间的距离A为12m。

所述第一微波天线3和第二微波天线4采用顶挂方式安装在前端龙门架13上，所述第一通信区9、第二通信区10前沿与前端龙门架13之间的距离C为12m；所述第三微波天线5和第四微波天线6采用顶挂方式安装在后端龙门架14上，第三通信区11、第四通信区12前沿与后端龙门架14之间的距离B为12m。

当车辆沿第一车道进入第一通信区9(将该通信区视为第一个通信区)时，所述第一微波天线3对进入第一通信区9的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若车载电子标签仅完成部分交易处理操作，第一微波天线3将生成电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，并且该记录会通过第一天线控制器7传送至第二微波天线4中，以及通过第一天线控制器7经主控机1传送至第二天线控制器8中(或通过第一天线控制器7直接传送至第二天线控制器8)，再由第二天线控制器8传送至第三微波天线5和第四微波天线6中；此时有三种情况：1)车辆直线行驶进入第三通信区11(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第三微波天线5对进入第三通信区11的车载电子标签建立通信链路，继续处理车载电子标签在第一通信区9中未完成的交易处理操作；2)车辆跨道行驶进入第二通信区10(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第二微波天线5对进入第二通信区10的车载电子标签建立通信链路，继续处理车载电子标签在第一通信区9中未完成的交易处理操作；3)车辆跨道行驶进入第四通信区12(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第四微波天线6对进入第四通信区12的车载电子标签建立通信链路，继续处理车载电子标签在第一通信区9中未完成的交易处理操作。

当车辆沿第一车道进入第一通信区9(将该通信区视为第一个通信区)时，所述第一微波天线3对进入第一通信区9的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若车载电子标签未完成任何交易处理操作，此时有三种情况：1)车辆直线行驶进入第三通信区11(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第三微波天线5对进入第三通信区11的车载电子标签建立通信链路，并与该车载电子标签进行交易处理操作；2)车辆跨道行驶进入第二通信区10(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第二微波天线5对进入第二通信区10的车载电子标签建立通信链路，并与该车载电子标签进行交易处理操作；3)车辆跨道行驶进入第四通信区12(将该通信区视为下一个通信区)，则所述第四微波天线6对进入第四通信区12的车载电子标签建立通信链路，并与该车载电子标签进行交易处理操作。

同理，当车辆沿第二车道进入第二通信区10(即将该通信区视为第一个通信区)时，所述第一通信区9、第三通信区11和第四通信区12均可视为下一个通信区。

以上所述，仅为本发明专利可选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，如系统还可以在每条ETC车道上通过微波天线投射出三个通信区、四个通信区等，以及ETC三车道、四车道等进行设置，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，其特征在于：所述路侧读写设备包括一台或多台微波天线以及与一台或多台微波天线连接的天线控制器，其中：

所述主控机，用于根据整个系统的业务处理流程完成对路侧读写设备的控制及信息交互操作；

所述微波天线，用于在每条车道上投射出按前后顺序依次设置的两个或两个以上通信区，并根据主控机的控制指令在其中一个通信区中完成车辆的全部交易处理操作，或在其中一个通信区中根据车辆在上一通信区中所完成的部分交易处理操作接续完成余下交易处理操作。

2.根据权利要求1所述的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述多台微波天线中存在与同一天线控制器连接的微波天线。

3.根据权利要求1所述的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述多台微波天线中存在分别与不同的天线控制器连接的微波天线，所述不同的天线控制器之间通过有线或无线方式进行通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述系统还包括位于车道上方的龙门架，所述微波天线安装在龙门架上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述每个通信区内设有用于检测车辆是否进入该通信区的一组车辆检测传感器，所述每组车辆检测传感器分别与主控机连接。

6.根据权利要求5所述的基于续接式处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述每组车辆检测传感器采用至少一个车辆检测传感器构成，所述每个车辆检测传感器为地感线圈、地磁装置、红外装置、视频检测装置或激光装置。

7.基于权利要求1所述系统实现的自由流电子不停车收费方法，其特征在于包括以下步骤：

1)当检测到ETC车辆进入车道的第一个通信区时，系统控制微波天线与第一个通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，进入步骤2)；

2)若车载电子标签已完成部分交易处理操作，则生成车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，进入步骤4)；若车载电子标签未完成任何交易处理操作，进入步骤3)；

3)所述车辆继续前行，当车辆进入下一个通信区时，系统控制微波天线与该通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，并尝试完成与该车载电子标签的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，判断车辆是否位于最后一个通信区，若是，进入步骤6)，若否，返回步骤2)；

4)所述车辆继续前行，当车辆进入下一个通信区时，系统控制微波天线与该通信区中车辆的车载电子标签建立通信链路，读取车载电子标签的ID号，并根据车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，继续处理车载电子标签在上一个通信区中未完成的交易处理操作，若交易处理成功，进入步骤5)；否则，判断车辆是否位于最后一个通信区，若是，进入步骤6)，若否，更新车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录，重复本步骤4)；

5)当车辆在微波天线所投射的通信区中完成交易后，系统生成交易记录，进入步骤6)；

6)恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

8.根据权利要求7所述的自由流电子不停车收费方法，其特征在于：当投射出上一个通信区的微波天线和投射出下一个通信区的微波天线与同一天线控制器连接时，若上一个通信区中车载电子标签的交易处理操作处于部分完成状态，则车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录通过天线控制器传送至投射出下一个通信区的微波天线中。

9.根据权利要求7所述的自由流电子不停车收费方法，其特征在于：当投射出上一个通信区的微波天线和投射出下一个通信区的微波天线分别与不同的天线控制器连接时，若上一个通信区中车载电子标签的交易处理操作处于部分完成状态，则车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录传送至与下一个通信区的微波天线连接的天线控制器中，其传送方式采用通过主控机传送或直接传送。

10.根据权利要求7-9任一项所述的自由流电子不停车收费方法，其特征在于：所述车载电子标签已完成交易步骤的末点标识记录包括：车载电子标签ID信息和已完成交易步骤末点标识信息。