CN104008576A - 基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法、系统及装置，该系统包括：北斗卫星导航系统、车载装置、高速公路无线通信子系统和高速公路计费结算服务中心。其中，车载装置接收北斗卫星导航系统和/或高速公路无线通信子系统发出的车载装置的定位信息，进而生成车辆行驶轨迹，生成与高速公路无线通信子系统之间组网通信的逻辑地址，并通过与高速公路计费结算服务中心进行数据交换，完成自动缴费。本发明实现了对高速公路实体收费站的虚拟化，可大幅度减少收费站建设和运行维护成本，同时还可满足高速公路运营中需要灵活设置收费站的要求，且收费过程不需要车辆减速或停车。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术，尤其涉及一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收方法、系统及装置。
背景技术
当前，高速公路电子收费系统(Electronic Toll Collection，简称ETC)主要采用两种技术方案，即专用短程通信(Dedicated Short RangeCommunications，简称DSRC)电子标签技术方案的电子收费系统(简称DSRC ETC系统)和采用自动车牌识别(Automatic Number PlateRecognition，简称ANPR)技术方案的电子收费系统(简称ANPR ETC系统)，现有背景技术说明如下：
1、DSRC ETC技术方案
DSRC ETC方案主要涉及路侧设备(Rate-Sensor Unit，简称RSU)、车载设备(On board Unit，简称OBU)以及拦截车辆的自动栏杆等车道设备，每一个车道上都要安装RSU在路侧对车辆进行检测，即检测到OBU信号时读取数据，根据数据判断是否能对车辆进行放行，如果可以放行，则打开自动栏杆对车辆放行，该技术方案的缺陷和不足表现在：
1)长通信区DSRC ETC系统跟车干扰严重，具体地，对于长通信区的DSRC ETC的通信区约为自动栏杆前2～10米范围内，由于长通信区的通信区域范围大，经常有多辆车同时处于天线通信区内的现象，当前面的车辆不能正常交易而后车可进行交易时，就会出现前车被放行而后车被拦截的错误，也就是出现跟车干扰问题。
2)短通信区DSRC ETC车辆通行速度低，具体地，对于短通信区的DSRC ETC的通信区域约为自动栏杆前1～6.5米之间，进行交易时，车辆离自动栏杆较近，车辆只能慢速通过，而导致车道的通行效率低下。
3)自动栏杆附近存在通信盲区，具体地，现有的车道布局中，天线位于自动栏杆前2米左右，由于RSU的天线和安装在车上的OBU的方向特性，OBU在到达RSU的天线下方时，即离RSU的天线过近时已不能正常通信。因此栏杆前约有2米以上的通信盲区，当车辆在通信区内没有完成交易而行驶到自动栏杆前时，无法继续进行交易，从而影响车辆通行。
4)DSRC ETC车道内出现倒车的情况严重：由于上述OBU的性能差异及车辆行驶行为的复杂性，实际应用中频繁出现需要车辆在DSRC ETC车道中倒车的情况。交通繁忙时，倒车十分困难，且容易引起DSRC ETC车道堵塞。
5)存在恶意旁道插队逃费现象：恶意车辆停留于DSRC ETC车道与相邻车道间的隔离带缺口处，当DSRC ETC车道自动栏杆抬起时，该恶意车辆快速插入到DSRC ETC车道中抢先通过，达到逃费的目的。由于此隔离带缺口是为引导不能正常交易的车辆离开DSRC ETC车道所用，不可以封闭，所以现有技术无法有效阻止这种恶意插队的逃费现象。
6)DSRC ETC技术方案需要在道路上安装车道设备或龙门架，一方面一次性投资巨大，另一方面也存在影响交通等问题。
2、ANPR ETC技术方案
ANPR ETC技术方案车辆主要涉及抓拍摄像头、自动栏杆、固定安装的车辆感应器(包括：红外、雷达和感应线圈等)和图像识别软件等车道设备，该图像识别软件可以为光学字符识别(Optical Character Recognition，简称OCR)软件。该车辆号牌识别技术的主要工作流程为：固定安装的车辆感应器发现车辆进入摄像区，触发摄像头自动拍照，并将图片自动转换成文字，通过通信网络发送到数据中心进行各种收费数据处理。
车辆号牌识别技术，存在识别率和稳定性不高的问题，特别地，天气对该技术方案中的摄像机捕获图像质量的影响比较大，因此，会对高速公路环境下的收费准确率影响较大。
发明内容
本发明提供一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法、系统及装置，用于缓解传统ETC系统对车辆进行收费的建设和运行过程投入人力物力大且不能灵活设置收费站的问题，以及收费过程中ETC跟车干扰严重、影响车辆通行速度、ETC收费车道存在倒车、存在恶意逃费等问题。
本发明第一方面提供一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统，包括：
车载装置、高速公路无线通信子系统、高速公路计费结算服务中心以及北斗卫星导航系统；
所述车载装置，包括：
北斗定位单元，与所述北斗卫星导航系统通信连接，用于接收所述北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
无线专网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第二定位信息；
无线公网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第三定位信息；
中央处理器，与所述北斗定位单元、所述无线专网通信单元、所述无线公网通信单元通信连接，用于读取所述第一定位信息、所述第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与高速公路无线通信子系统之间组网通信的网络逻辑地址；其中，所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址；
所述高速公路无线通信子系统，与所述高速公路计费结算服务中心通信连接，用于将所述车辆轨迹信息转发给所述高速公路计费结算服务中心，并将所述高速公路计费结算服务中心发送的虚拟收费站点信息转发给所述车载装置；其中，所述虚拟收费站点信息包括：高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数；
所述高速公路计费结算服务中心，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于根据接收到的所述车辆轨迹信息虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算。
本发明第二方面提供一种车载装置，包括：
北斗定位单元，与北斗卫星导航系统通信连接，用于接收北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
无线专网通信单元，与高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第二定位信息；
无线公网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置第三定位信息；
中央处理器，与所述北斗定位单元、所述无线专网通信单元、所述无线公网通信单元通信连接，用于读取所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与高速公路无线通信子系统之间组网通信的网络逻辑地址；所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
本发明第三方面提供一种路侧装置，包括：
北斗卫星通信单元，与所述北斗卫星导航系统通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心通过北斗卫星导航系统发送的计费信息采集指令；接收北斗卫星导航系统发送的所述路侧装置的定位信息；所述路侧装置定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需要的定位原始数据。
路侧装置无线专网通信单元，与车载装置通信连接，用于接收所述车载装置发送的计费信息；
专网接入单元，与所述高速公路数据传输专网通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心通过高速公路数据传输专网转发的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息；
路侧装置中央处理器，与所述路侧装置无线专网通信单元、所述北斗卫星通信单元和所述专网接入单元通信连接，用于存储和运行实现数据收发的程序指令，控制路侧装置无线专网通信单元、北斗卫星通信单元和专网接入单元的数据接收、运算、存储和发送；还用于根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的所述网络逻辑地址；所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
本发明第四方面提供一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法，包括：
车载装置接收所述北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
所述车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置的第二定位信息；
所述车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置的第三定位信息；
所述车载装置根据第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与路侧装置之间组网通信的网络逻辑地址；其中，所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址；
高速公路无线通信子系统将所述车辆轨迹信息转发给高速公路计费结算服务中心，并将所述高速公路计费结算服务中心发送的虚拟收费站点信息转发给所述车载装置；
所述高速公路计费结算服务中心根据接收到的所述车辆轨迹信息、所述车辆基本信息以及所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算。
本发明中，通过在高速公路计费结算服务中心的系统中对高速公路实体收费站的位置进行标定，实现实体收费站的虚拟化，实现高速公路收费站的建设和运营成本的大幅度下降。车载装置通过来自于北斗卫星导航系统和高速公路无线通信子系统的第一定位信息、第二定位信息和/或第三定位信息，获取车辆轨迹信息，将该车辆轨迹信息通过高速公路无线通信子系统转发给高速公路计费结算服务中心，该高速公路计费结算服务中心就可以根据车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对上述车载装置进行计费。实现了在高速公路上无需再设立实体收费站以及自动栏杆等实体装置，也无需在每一个ETC车道设定ETC路侧设备，即可灵活的设置虚拟收费站点进行收费，这样整个计费扣费过程可以在车辆自由流运行过程中完成，不需要车辆减速或停车，同时也避免了跟车干扰问题和倒车问题，上述车载装置安装在车辆上，该系统对每个车辆分别定位，还可以为处罚恶意逃费行为提供手段。且上述根据第一定位信息、第二定位信息和第三定位信息获取车辆轨迹信息的方式，可以减少出现定位盲区，例如在某些特定区域下，上述第一定位信息无法获取，可通过第二定位信息和/或第三定位信息获得车辆行驶轨迹。采用北斗卫星导航系统、高速公路无线通信子系统综合定位的方式，也不会因为天气的变化影响对车辆的定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统实施例一的结构示意图；
图2为本发明提供的基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统实施例二的结构示意图；
图3为本发明提供的车载装置实施例一的结构示意图；
图4为本发明提供的路侧装置实施例一的结构示意图；
图5为本发明提供的基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法实施例一的流程示意图。
具体实施方式
图1为本发明提供的基于北斗的高速公路自由流车辆电子收费系统实施例一的结构示意图，如图1所示，该系统包括：车载装置01、高速公路无线通信子系统02、高速公路计费结算服务中心03和北斗卫星导航系统04。
其中，车载装置01包括：北斗定位单元101、无线专网通信单元102、无线公网通信单元103和中央处理器104，具体地，
北斗定位单元101，与北斗卫星导航系统04通信连接，用于实时接收上述北斗卫星导航系统04发送的上述车载装置01的第一定位信息。
无线专网通信单元102，与高速公路无线通信子系统02通信连接，用于实时接收上述高速公路无线通信子系统02发送的上述车载装置01的第二定位信息。
无线公网通信单元103，与高速公路无线通信子系统02通信连接，用于实时接收所述高速公路无线通信子系统02发送的车载装置01的第三定位信息。
中央处理器104，与北斗定位单元101、无线专网通信单元102以及无线公网通信单元103通信连接，用于读取第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取该车载装置01的综合定位信息，根据该综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及车载装置01与高速公路无线通信子系统02之间组网通信的网络逻辑地址。其中，该网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
具体地，上述获取综合定位信息，具体可以是对上述第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个进行混合运算，获取综合定位信息，并根据该综合定位信息获取车辆轨迹信息。需要说明的是，该中央处理器104，还可以从上述第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中任选一个，作为上述车载装置01的综合定位信息，并根据上述综合定位信息获取车辆轨迹信息。
其中，车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个综合定位信息，该综合定位信息包括下述信息中的一个或任意组合：所述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间。车辆识别码是用于标识车辆的唯一代码，在计费过程中用于识别综合定位信息来源于哪一辆车。具体地，根据综合定位信息获取车辆轨迹信息，可以是采用预设算法将一段时间内的综合定位信息进行运算，就可以获得这一段时间内车辆行驶的里程、行驶的路段等车辆轨迹信息。
从上述第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中选择一个定位信息作为综合定位信息，可以按车载自动缴费装置车载装置01接收到的时间先后顺序进行选择，即先接收到哪一个定位信息，就将这个定位信息作为综合定位信息。
对上述第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中一个或组合进行混合运算，具体为，在某一时间点，车载装置01只要能接收到上述第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的至少一个，就可以采用现有的计算方法计算出这一时间点车载装置01的综合定位信息。特别地，在某个时间点，即使没有获取到定位信息，也可以根据之前时间点的综合定位信息、车辆的运行速度和车辆运行方向来推算这一时间点的定位信息，通过这种方式，可降低整个收费系统对定位精度和区域覆盖的技术要求。
中央处理器104，获取车载装置01与高速公路无线通信子系统02之间组网通信的网络逻辑地址，具体为，根据上述综合定位信息和采用预设区域划分算法获取的区域划分信息，确定出车载装置01所属的当前区域，根据当前区域的位置信息获取上述装置的源地址和目标地址，以使该装置采用该源地址和目标地址与高速公路无线通信子系统02进行通信。这样可以保证车辆在高速运行的过程中安全可靠、快速的获取到源地址和目标地址，为保证上述车载装置在高速运行过程中进行通信提供了基本条件。具体地，现有的方法分配地址，首先要通信节点接入通信网络，该通信节点广播请求地址管理设备为它分配地址，地址管理设备收到通信节点发送的地址配置请求后，查询可分配的地址，按照存储的分配规则为该通信节点分配一个可用地址，即源地址，通信节点收到该源地址以后向通信网络发送该地址，确认没有冲突之后该源地址生效。可看出现有技术中获取地址的过程中，通信节点和通信网络至少有两次交互，而采用本实施例，装置直接根据定位信息就可以确定自己的地址，所需的时间大大减少。
区域划分信息具体可以包括：分区信息和分域信息，分区是按照经度和纬度对地球表面进行区划分或按照经度、纬度和高程对地球表面和地球表面上的空间进行区划分，分域是在分区的基础上，根据通信节点无线通信信号覆盖范围进行的域划分。这样在获取到综合定位信息后，就可以根据区域划分信息匹配到上述装置目前所属的区和域。以二维为例，考虑经度和纬度，上述预设区域划分算法中，进行分区的算法中直接设定经度的划分间隔和纬度的划分间隔即可，例如经度每间隔10度划分一次、纬度每间隔10度划分一次，很容易就可以将地球切分为多个四边形区域，如果是三维，则增加考虑高程，设置算法的原理类似。在上述分区的基础上，根据通信节点(将上述装置看作一个通信节点)的无线信号覆盖范围进行域划分，一般通信节点的无线信号覆盖范围为一个圆形，如果以圆形为一个域，则无法进行无缝切分，因为圆与圆之间不能达到完全贴合，因此本发明实施例中，在无线信号覆盖的圆中取最大正多边形作为一个域，例如：取正三角形、正方形、正六边形等。划分完的每个区、域都可以用坐标表示出来，例如用它们的中心点坐标来表示。为了提高精度可以将区域划分的尽可能小。特别地，对于一些难以划分地不规则区域，可以直接预设该区域与地址的映射关系，将这些映射关系存储在中央处理器104中，具体地，根据定位信息确定上述装置所属的当前区域为一个不规则区域，可以根据这个区域的坐标信息在预存的映射关系表中，直接查找到该装置的源地址和目标地址。
对于规则区域，确定源地址的过程为：中央处理器104根据定位信息确定出该装置所属的分区，并获取该分区的中心点坐标，将该中心点坐标代入第一预设地址算法，计算出逻辑地址，就是该装置的源地址。确定单播目标地址的过程为：中央处理器104根据定位信息确定该装置所属的分区，以该分区为中心，确定无线通信信号覆盖范围中的各分区，获取这些分区的中心点坐标，将这些分区的中心点坐标分别代入第一预设地址算法计算出逻辑地址，这些逻辑地址就是各小区的源地址，可以作为上述装置的单播目标地址。确定多播目标地址要同时考虑分区、无线通信信号覆盖范围等多个因素，确定多播目标地址的过程为：中央处理器104根据定位信息确定该装置所属的分域，获取该分域的中心点坐标，将该中心点坐标代入第二预设地址算法计算出逻辑地址，即多播目的通信地址。例如计算源地址的第一预设地址算法为F(xp，yp)，代入具体一个区的位置信息，即这个区的中心点坐标信息xp和yp，就可以计算出对应的区的源地址。同样，假设计算多播目标地址的第二预设地址算法为F′(xq，yq)，代入具体一个域的位置信息，即这个域的中心点坐标信息xq和yq就可以计算出对应的多播目标地址。
一般情况下，在一组网络节点中，需要点对点通信，其它节点不参加进来，就需要单播目标地址。而多播目标地址是一组网络节点共享一个通信主题而需要的一个虚拟的地址，所有通信节点同时能够收听到该多播目标地址的信息，也可以向这个多播目标地址发信息，让这一组网络节点都收听到该信息。
进一步地，可以确定无线专网通信单元102和/或无线公网通信单元103，接收高速公路计费结算服务中心通过高速公路无线通信子系统02发送的计费信息采集指令和数据更新指令。其中，计费信息包括：车辆轨迹信息、车辆基本信息和/或虚拟收费站点信息，该车辆基本信息包括：车辆号牌、车载装置识别码、车型和车辆出厂参数。中央处理器104，还可以用于存储和运行实现数据收发的程序，向北斗定位单元101、无线专网通信单元102和/或无线公网通信单元103发送指令，控制北斗定位单元101、无线专网通信单元102和/或无线公网通信单元103的数据接收、运算、存储和/或发送；另外，中央处理器104，还可以用于接收和存储高速公路计费结算服务中心03发送的车辆基本信息、虚拟收费站信息和车辆轨迹信息。
高速公路无线通信子系统02，与上述高速公路计费结算服务中心03通信连接，用于将上述车辆轨迹信息转发给上述高速公路计费结算服务中心03，并将上述高速公路计费结算服务中心03发送的虚拟收费站点信息转发给上述车载装置01。虚拟收费站点信息可以是预先录入到上述高速公路计费结算服务中心03中的，并将该虚拟收费站点信息通过高速公路无线通信子系统02转发给车载装置01，当虚拟收费站点信息发生变化时，会对高速公路计费结算服务中心03中的高速公路虚拟收费站点信息进行更新，并把更新后的信息发送给车载装置01。也可以是车载装置01自动下载高速公路费率信息以及高速公路虚拟收费站点信息。其中，该虚拟收费站点信息包括：高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数。
高速公路计费结算服务中心03，用于根据接收到的上述车辆轨迹信息、和上述虚拟收费站点信息，对上述车载装置01进行计费、扣费和结算。具体地，根据虚拟收费站点信息中的收费费率对车载装置01进行计费。这里可以按照里程进行计费，也可以按照时间进行计费，也可以同时考虑里程和时间进行计费，只要预先配置好计算的算法即可。
本实施例中，通过来自于北斗卫星导航系统和高速公路无线通信子系统的定位信息，获取车载装置的综合定位信息，提高了装置的定位精度，并进一步根据综合定位信息获取车辆轨迹信息，将该车辆轨迹信息通过高速公路无线通信子系统转发给高速公路计费结算服务中心，该高速公路计费结算服务中心就可以根据车辆轨迹信息和虚拟收费站点信息，对上述车载装置进行计费。实现了在高速公路上无需再设立实体收费站以及自动栏杆等实体装置，也无需像ETC方案那样在每一个ETC车道设置路侧设备，这样整个计费扣费过程可以在车辆运行过程中完成，不需要车辆减速或停车，实现了高速公路车辆自由流，同时也避免了跟车干扰问题和倒车问题，上述车载装置安装在车辆上，不会出现由自动栏杆带来的通信盲区问题，该系统对每个车辆分别定位，还可以为处理恶意逃费行为提供手段。在部署虚拟收费站点的时候也更为灵活，不必再受实际环境的限制。根据综合定位信息快速确定出该装置的源地址和目标地址，为车辆在高速运行过程中进行通信提供了保障。
进一步地，上述中央处理器104，还用于根据上述车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对上述车载装置01进行计费，也就是对安装该车载装置01的车辆进行计费，这里计费的具体过程采用和高速公路计费结算服务中心03中相同的算法，这样车主就可以根据车载装置01中的中央处理器104计算出的计费结果和高速公路计费结算服务中心03中的计费结果进行比对，以确认高速公路计费结算服务中心03对自己车辆的计费扣费是否正确。可选地，车载装置01还可以直接将中央处理器104计算所得的计费结果发送给高速公路计费结算服务中心03使用，这样高速公路计费结算服务中心03就不用再进行计算，而直接采用接收到的计费结果进行扣费。
需要说明的是，上述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个综合定位信息，该综合定位信息包括下述信息中的一个或任意组合：车载装置01的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间等信息。具体实现过程中，可在中央处理器104中预先配置要计算哪些信息，中央处理器104就可以根据预先的配置的算法去计算出指定的车辆轨迹信息。具体地，中央处理器104是根据上述综合定位信息去计算车辆轨迹信息，并将计算出的这些车辆轨迹信息通过高速公路无线通信子系统02转发给高速公路计费结算服务中心03，以供高速公路计费结算服务中心03在后续计费过程中使用。
图2为本发明提供的基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统实施例二的结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，高速公路计费结算服务中心03包括：通信接口单元201、车辆行驶轨迹采集单元202和计费结算单元203，其中：
通信接口单元201，用于将高速公路计费结算服务中心03与高速公路无线通信子系统02通信连接；
车辆行驶轨迹采集单元202，与上述通信接口单元201连接，用于接收上述高速公路无线通信子系统02和/或北斗卫星导航系统04转发的上述车载装置01发送的车辆轨迹信息。具体地，车辆行驶轨迹采集单元202可以是实时地接收车载装置01主动发送的车辆轨迹信息；也可以是车辆行驶轨迹采集单元202通过高速公路无线通信子系统02向车载装置01发送指令信息，该指令信息用于指示车载装置01按照该指令信息中的预设规则向车辆行驶轨迹采集单元202发送车辆轨迹信息。该预设规则可以有多种，例如：1)指定车载装置01发送车辆轨迹信息的时间段、时间点、或间隔周期，以使车载装置01在指定的时间段内、或指定时间点发送车辆轨迹信息，或者按照预设的间隔周期，周期性地发送车辆轨迹信息。2)指定车载装置01发送车辆轨迹信息的起始坐标点和坐标区域，以使车载装置01进入该起始坐标点所标识的位置就开始发送车辆轨迹信息，离开该坐标区域后不再发送。3)指定车载装置01发送车辆轨迹信息的坐标点或间隔距离，以使车载装置01在指定的坐标点发送车辆轨迹信息或者按照间隔距离，每行驶该间隔距离就发送车辆轨迹信息。4)指定车载装置01发送车辆轨迹信息的速度区间，以使车载装置01在该车载装置01所安装的车辆行驶速度达到指定的速度区间范围内时，发送车辆轨迹信息，这种情况一般可应用于要根据车辆行驶速度采用动态费率的场景。例如：可以根据路段的实际情况设定费率跟车辆的行驶速度正相关或负相关。类似地，该车辆行驶轨迹采集单元202还可以在上述预设规则中指定车载装置01发送车辆轨迹信息所采用的通道，即采用高速公路无线通信子系统02中的哪一条具体的通道来转发；还可以在上述预设规则中指定发送车辆轨迹信息中的具体哪些信息，即指定发送上述车辆轨迹信息中的一种或其任意组合；还可以在上述预设规则中指定车载装置01发送上述车辆轨迹信息时携带车辆的基本信息，该基本信息包括下述一种或任意组合：车辆的号牌、车辆的型号、车主姓名、车主证件号码、车载装置的标识号等。因为高速公路计费结算服务中心03中也会预先录入很多车辆信息，在具体接收到车辆轨迹信息之后，可以根据车辆轨迹信息中携带的车辆基本信息进行查找对应的信息，以进行后续的计费和扣费，特别地，车辆的基本信息有可能变更，如果高速公路计费结算服务中心03接收到的车辆轨迹信息中携带的车辆基本信息和原来录入的车辆基本信息匹配不上，就需要进行核对或更新，以免出现扣费错误的现象。
计费结算单元203，与上述车辆行驶轨迹采集单元202通信连接，用于根据上述车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对上述车载装置01进行计费扣费和结算。并且还要将扣费获取的费用转发给对应的高速公路收费主体。其中，虚拟收费站点信息可以是人工预先录入到高速公路计费结算服务中心03中的，并且在出现变化时会实时进行更新，并将更新信息同步发送给车载装置01。
继续参照图2，高速公路计费结算服务中心03还可以包括：虚拟收费站点管理单元206，与计费结算单元203通信连接，用于存储并向计费结算单元203提供虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。其中，虚拟收费站的具体指根据对实地收费站点的测量，将实地收费站点标注在电子地图上，形成虚拟化的高速公路收费站点。偏离补偿指对标注的高速公路虚拟收费站点与实地收费站点之间的偏差在后续的运算时进行补偿，以免造成收费时的误算。该虚拟收费站点信息包括高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数，具体录入过程中，将虚拟收费站点信息，其中还包括实地测量的经度、纬度、高程等坐标信息对应标注在电子地图上，并标注收费站点出入口的行车方向。具体地，在根据车辆轨迹信息进行计费时，该虚拟收费站点管理单元206根据录入的虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息进行偏离补偿，是因为在实际的路段上，存在与收费路段相邻且行驶方向相同的免费路段，为了确保不出现错误判断导致的错误收费，将以现实中实际收费站点的坐标点为基准，沿着出入口车辆行驶方向，将虚拟收费站点的坐标位置调整为车载装置能准确判断的位置，可降低收费系统对定位精度的要求。这样，在计费时需要补偿与实际应收费里程的偏差，以保证对车辆进行准确的计费。虚拟收费站点管理单元206中所存储的上述内容会根据现实中收费站点的变化而动态的变更，每次变更后都会将更新的高速公路虚拟收费站点信息发送给车载装置01。
参照图2，上述高速公路计费结算服务中心03还可以包括：用户信息管理单元207和收费主体管理单元208，其中：用户信息管理单元207，用于存储的车辆号牌、车辆型号、车架号、发动机号、车主信息(车主姓名、车主证件号等)、车载装置的标识号、用户缴费账号等车辆的基本信息，在录入时要建立这些信息之间的映射关系，以便于管理和查找，例如，可以以车载装置的标识号为中心，建立表格，存储该车载装置对应的车辆号牌、车辆型号、车架号、发动机号、车主信息以及用户缴费账户等信息。计费结算单元203中获得的计费结果中包含费用与车载装置01的标识号的对应关系，这样计费结算单元203根据车载装置的标识号，可以在用户信息管理单元207中查找到对应的用户账户信息，然后进行扣费。收费主体管理单元208，用于存储人工录入的高速公路收费主体信息，该收费主体信息中包括：(1)面向车辆的高速公路收费站点的信息，录入时建立实际高速公路收费站点与上述高速公路虚拟收费站点的映射关系，同时录入高速公路收费站点名称、高速公路收费站点所属高速公路收费主体名称、高速公路收费站点结算账户、高速公路收费站点编码、高速公路收费站点所属路段名称等信息。该收费站点信息可以从虚拟收费站点管理单元206中导入。(2)收费中心的信息，收费中心是指上述高速公路收费站点的上级监管机构，一个收费中心同时监管多个高速公路收费站点，该收费中心的信息包括：收费中心名称、该收费中心所管辖高速公路收费站点的编码、收费中心结算账户、收费中心编码等信息。(3)管理中心信息，管理中心是指收费中心的上级监管机构，一个管理中心同时监管多个收费中心，该管理中心信息包括：管理中心名称、管理中心所管辖收费中心的编码、管理中心结算账户、管理中心编码等信息。上述收费中心和管理中心除了可能收取高速公路收费站点转发的一些费用，还会获取收费站点的收费、结算、转账等信息，以便于对高速公路收费站点进行监控。实际情况下，不同高速公路收费站点或路段所属的高速公路收费主体不同，所收取的费用最后要上交于不同的高速公路收费主体，例如一段穿越多省市的高速公路，在某一出口收取的费用可能要按比例分给不同路段业主单位，现有技术中，由于只有车辆驶入、驶离高速公路对应的出入口记录，而没有车辆行驶轨迹，当出入口之间存在多种路径的时候，则无法准确的清分收取的费用，只能按最小路径原则近似清分，存在一定的结算误差，采用本发明实施例，计费结算单元203就可以根据收费主体管理单元208中的相关信息，一次性在收费过程中完成结算清分，即按照预设的算法计算出各高速公路收费主体应得的费用，将相应的费用直接支付给对应的高速公路收费主体的账户即可。
基于上述实施例，参照图2，上述高速公路计费结算服务中心03还包括：第三方支付单元209，与上述计费结算单元203和第三方支付平台连接，用于通过第三方支付平台的数据接口实现账户之间的转账和结算，例如，可以通过该第三方支付单元209将相应的费用转给各高速公路收费主体的账户。该第三方支付平台可以是网上银行、手机银行、支付宝、财付通、快钱等。用户在对车载装置对应的账号进行充值时，也可以通过该第三方支付单元。
基于上述实施例，参照图2，上述高速公路计费结算服务中心03还包括：自助账户充值与查询单元210，用于提供用户充值和缴费信息，相当于自助充值机和自助缴费服务网站的后台服务器，以使用户可以通过自助充值机或自助缴费服务网站等完成预付费充值或账户查询等操作。具体实现过程中，用户需要为自己的车载装置申请一个用户缴费账号，用户预先向该缴费账号中充值，充值过程可以借助上述第三方支付单元209等进行缴费，充值完成后，上述计费结算单元204在进行扣费时，就可以直接在对应的用户缴费账号中进行扣费了。
进一步地，参照图2，上述高速公路无线通信子系统02包括：路侧装置301、高速公路数据传输专网302和至少一个公共移动通信网络303，其中：
路侧装置301，与车载装置01、高速公路数据传输专网302和北斗卫星导航系统04通信连接，用于接收车载装置01发送的计费信息、高速公路数据传输专网302和/或北斗卫星导航系统04转发的由高速公路计费结算服务中心发出的所述计费信息采集指令和数据更新信息。
高速公路数据传输专网302，与高速公路计费结算服务中心02通信连接，用于接收路侧装置301发送的计费信息和高速公路计费结算服务中心发送的计费信息采集指令和数据更新信息。
公共移动通信网络303，与无线公网通信单元103和高速公路计费结算服务中心03通信连接，用于接收路侧装置301发送的计费信息和高速公路计费结算服务中心03发送的计费信息采集指令和数据更新信息。
具体地，上述高速公路计费结算服务中心03和车载装置01之间的通信可以选用路侧装置301和公共移动通信网络303中的一个或组合作为通道。
进一步地，参照图2，上述路侧装置301包括：北斗卫星通信单元404、路侧装置无线专网通信单元401、专网接入单元402、路侧装置中央处理器403，其中：
北斗卫星通信单元404，与所述北斗卫星导航系统04通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心03通过北斗卫星导航系统04发送的计费信息采集指令；还接收北斗卫星导航系统发送的路侧装置定位信息；该路侧装置的定位信息包括：经度、纬度、高程、时间，以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据。。
路侧装置无线专网通信单元401，与车载装置01通信连接，用于接收车载装置01发送的计费信息。
专网接入单元402，与高速公路数据传输专网302通信连接，用于接收计费结算服务中心03通过高速公路数据传输专网302转发的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息。
路侧装置中央处理器403，与路侧装置无线专网通信单元401、北斗卫星通信单元404以及专网接入单元402通信连接，用于存储和运行实现数据收发的程序指令，控制路侧装置无线专网通信单元401、北斗卫星通信单元404和专网接入单元402的数据接收、运算、存储和发送；还用于根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的所述网络逻辑地址。具体获取网络逻辑地址的方法与前述车载装置类似，在此不再赘述。
北斗卫星通信单元404，与北斗卫星导航系统04中的数据转发器连接，用于和该数据转发器交换数据，例如，接收车载装置01发送的车辆轨迹信息，并将该车辆轨迹信息发送给该数据转发器，以使该数据转发器将该车辆轨迹信息发送给北斗卫星导航系统的地面站，再由地面站转发给高速公路计费结算服务中心03，且根据路侧装置中央处理器403的指令完成数据处理。本发明实施例中路侧装置301中的北斗卫星通信单元404还有一个重要的作用就是进行应急通信，这是现有的全球定位系统(Global PositioningSystem，简称GPS)等其它定位系统无法实现的，具体地，在一些特殊场景下，例如自然灾害地震、或者供电故障等状况下，路侧装置301中的无线专网通信单元401和公共移动通信网络303均瘫痪，那么北斗卫星通信单元404可以作为应急通道，需要说明的是车载装置01中的北斗定位单元101只用于接收而不进行发送，因此，该应急通道在车载装置01和高速公路计费结算服务中心03之间传输数据的往返过程会不同，具体地，车载装置01向高速公路计费结算服务中心03发送信息时，北斗卫星通信单元404接收车载装置01发送的信息后，发送给北斗卫星导航系统04中的数据转发器，由该数据转发器将该信息发送到北斗卫星导航系统04中的地面站，该地面站与高速公路计费结算服务中心03中的通信接口单元211通过光纤有线连接，因而该地面站可以将信息发送给高速公路计费结算服务中心03。反向的，高速公路计费结算服务中心03通过自己通信接口单元211中的专用通信装置将要发送给车载装置01的信息直接发送给北斗卫星导航系统04中的数据转发器，由该数据转发器将该信息直接发送给车载装置01的北斗定位单元101。
需要说明的是，需要说明的是，上述公共移动通信网络303可以是运营商部署的GPRS网络(通用分组无线服务技术，General Packet RadioService，简称GPRS)、CDMA网络(码分多址技术，Code-Division MultipleAccess，简称CDMA)、WCDMA网络(宽带码分多址技术，Wideband CodeDivision Multiple Access，简称WCDMA)、TD-SCDMA网络(时分同步码分多址，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)、LTE网络(长期演进技术，Long Term Evolution，简称LTE)等各种公共通信网络，在本发明实施例中，各种公共通信网络采用专线与计费结算服务中心03连接，特别地，为了提高公共移动通信网络303传输数据的安全性，还可以设计虚拟专用网络(Virtual Private Network，简称VPN)通道来传输数据。另外，还与车载装置01中的无线公网通信单元103连接，为车载装置01提供定位信息。
上述车辆行驶轨迹采集单元202指定车载装置01发送车辆轨迹信息所采用的通道其实就是指定通过上述路侧装置公共移动通信网络303、高速公路数据传输专网302、北斗卫星通信单元404中的哪一个来发送，例如，车载装置01对上述第一定位信息、第二定位信息和第三定位信息进行混合运算获取综合定位信息和车辆行驶轨迹，可以任意指定一个通道来发送车辆轨迹信息。
路侧设备301可以部署在高速公路出口处，用于传输扣费信息、车辆轨迹信息等信息，但是无需像现有技术那样在高速公路出口和入口处都部署路侧设备，也无需像现有ETC技术中那样在每一个ETC车道上都部署ETC路侧设备，采用本发明实施例，可以所有车道公用一个路侧设备。
另外，基于上述实施例，参照图2，优选地，上述车载装置01还可以包括：显示单元105，与中央处理器104连接，用于向用户显示提示信息，例如进入高速公路收费区时，该显示单元105通过声音或文字提示用户，又例如高速公路计费结算服务中心03对用户完成扣费后，向用户显示具体的扣费信息，以使用户进行核对。上述车载装置01还可以包括：数据存储器106，用于存储车载装置01接收到的高速公路计费结算服务中心03发送的高速公路虚拟收费站点信息和高速公路费率信息，还存储中央处理器104获取的车辆轨迹信息，以及存储高速公路计费结算服务中心03对该车载装置01进行扣费的扣费记录等信息。
结合图2所示的整个系统，具体实施过程中，可以在该计费结算单元203中预设多种扣费模式，例如：1)驶入扣费模式，指车辆驶入高速公路收费站点入口，则扣除该用户从该入口起沿行驶方向到下一出口应缴纳的费用，该模式实现流程可以为：车载装置01检测到车辆运行速度大于0之后，不断根据定位信息判断当前位置与高速公路虚拟收费站点入口的位置关系，识别出车辆驶入的高速公路收费站入口，通过显示单元105向用户提示进入高速公路收费路段，并向高速公路计费结算服务中心03发送该高速公路收费站点入口信息，车载装置01和高速公路计费结算服务中心03从预存的高速公路虚拟收费站点信息中查找到下一出口信息，并计算获取上述高速公路收费站点入口到下一出口之间的距离，车载装置01通过显示单元105向用户显示该距离，车载装置01和高速公路计费结算服务中心03从预存的高速公路费率信息中读取当前的费率信息，通过显示单元105向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心03进行计费扣费，如果用户账户余额不足或欠费，也提示用户进行充值；车载装置01判断驶离上述下一出口后，向高速公路计费结算服务中心03发送缴费记录，如果有欠费要同时发送欠费信息，高速公路计费结算服务中心03验证后，正式扣费结算，向用户发送电子账单(可以包括欠费通知)，车载装置01的显示单元105显示扣费信息和账户余额(可以包含欠费通知)。2)即时扣费模式，指车辆驶入高速公路收费站点入口，则启动计费，并按最小计费单位计费扣费，其中，该最小计费单位可以是“公里”，如果是计重收费，该最小计费单位可以是“吨公里”。具体实现流程可以为：车载装置01检测到车辆运行速度大于0之后，不断根据定位信息判断当前位置与高速公路虚拟收费站点入口的位置关系，识别出车辆驶入的高速公路收费站点入口，通过显示单元105向用户提示进入收费路段，并向高速公路计费结算服务中心03发送该收费站点入口信息，车载装置01按照高速公路计费结算服务中心03设置的规则记录车辆行驶轨迹，车载装置01和高速公路计费结算服务中心03从预存的费率信息中读取当前的费率信息，通过显示单元105向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心03按最小计费单位进行计费扣费，一般情况下可以按里程进行计费，还可以根据场景的需要按照时间计费或者时距并计，如果用户账户余额不足或欠费，也提示用户进行充值。车载装置01判断驶离高速公路出口后，向高速公路计费结算服务中心03发送缴费记录，如果有欠费要同时发送欠费信息，高速公路计费结算服务中心03验证后，正式扣费结算，向用户发送电子账单(可以包括欠费通知)，车载装置01的显示单元105显示扣费信息和账户余额(可以包含欠费通知)。3)驶离扣费模式，即车辆驶入高速公路收费站点入口时只做标记，行驶过程中记录车辆轨迹信息，在驶离出口时完成计费扣费，具体实现流程为：车载装置01检测到车辆运行速度大于0之后，不断根据定位信息判断当前位置与高速公路虚拟收费站点入口的位置关系，识别出车辆驶入的高速公路收费站点入口，通过显示单元105向用户提示进入收费路段，并向高速公路计费结算服务中心03发送该高速公路收费站点入口信息，车载装置01按照高速公路计费结算服务中心03设置的规则记录车辆行驶轨迹，判断驶离出口时，车载装置01和高速公路计费结算服务中心03从预存的高速公路费率信息中读取当前的费率信息，通过显示单元105向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心03按费率信息和记录的车辆轨迹信息进行扣费，高速公路计费结算服务中心03向用户发送电子账单(可以包括欠费通知)，车载装置01的显示单元105显示扣费信息和账户余额(可以包含欠费通知)。
需要说明的是，上述三种模式可以任意组合使用，例如可以设置在一些路段使用驶入扣费模式，在另一些路段使用驶离扣费模式等。
本实施例中，实现了无需在高速公路上再设立实体收费站以及自动栏杆等实体装置，也无需像ETC方案那样在每一个ETC车道设置路侧设备，这样整个计费扣费过程可以在车辆运行过程中完成，不需要车辆减速或停车，实现了高速公路车辆自由流，同时也避免了跟车干扰问题和倒车问题，上述车载装置安装在车辆上，该系统对每个车辆分别计费，还可以避免恶意逃费现象的发生。且上述根据第一定位信息、第二定位信息和第三定位信息获取综合定位信息的方式，不仅可以提高最终获取的定位信息的精度，还可以减少出现盲区的情况，例如在一些特殊情况下，上述第二定位信息和第三定位信息无法获取，还可以通过北斗卫星导航系统获取第一定位信息。采用北斗卫星导航系统定位，也不会因为天气的变化影响对车辆的定位。且根据综合定位信息快速确定出该装置的源地址和目标地址，为车辆在高速运行过程中进行通信提供了保障。进一步地，该系统可以实现直接向各高速公路收费主体进行转账，节省了人力，也缩短了结算转账的时间。通过设置路侧装置，可以实现应急通信通道的建立，从而达到对车辆的计费扣费无中断。
图3为本发明提供的车载装置实施例一的结构示意图，如图3所示，该车载装置为基于北斗的高速公路自由流自动缴费车载装置，该装置即为图1和图2中的车载装置01，同时参照图1图3，该车载装置包括：北斗定位单元101、无线专网通信单元102、无线公网通信单元103和中央处理器104，其中：
北斗定位单元101，与北斗卫星导航系统04通信连接，用于接收所述北斗卫星导航系统04发送的该车载装置01的第一定位信息。
无线专网通信单元102，与高速公路无线通信子系统02通信连接，用于接收该高速公路无线通信子系统02发送的该车载装置01的第二定位信息，具体地该第二定位信息可以是由高速公路无线通信子系统02中的路侧装置301发送的。
无线公网通信单元103，与无线通信子系统02通信连接，用于接收上述高速公路无线通信子系统02发送的该车载装置01的第三定位信息，具体地，该第三定位信息可以是由高速公路无线通信子系统02中的公共移动通信网络303发送的，另外，无线公网通信单元103也可以用于接收高速公路无线通信子系统02转发的高速公路计费结算服务中心03发送的虚拟收费站点信息。
中央处理器104，与上述北斗定位单元101、无线专网通信单元102以及无线公网通信单元103连接，读取所述所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据该综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置01与高速公路无线通信子系统02之间组网通信的网络逻辑地址；其中，该网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
具体地，上述中央处理器104，还用于根据车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对该车载装置01进行计费。虚拟收费站点信息包括：高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数。
上述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个综合定位信息，该综合定位信息包含下述信息中的一个或任意组合：上述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与制定位置的距离、当前时间。
上述车载装置包括在前述系统中，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图4为本发明提供的收费路侧装置实施例一的结构示意图，在上述实施例的基础上，该路侧装置为基于北斗的高速公路自由流电子收费路侧装置，该装置被包含在上述图2所示的系统中，如图3所示，该装置包括：北斗卫星通信单元404、路侧装置无线专网通信单元401、专网接入单元402和路侧装置中央处理器403，具体地，参照图2、图3，北斗卫星通信单元404与北斗卫星导航系统04通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心03通过北斗卫星导航系统04发送的计费信息采集指令；以及接收北斗卫星导航系统04发送的所述路侧装置的定位信息，路侧装置定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需要的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据。
北斗卫星通信单元404如果要向高速公路计费结算服务中心03发送车辆轨迹信息，则将该车辆轨迹信息转发给北斗卫星导航系统04的数据转发器，以使该数据转发器将该车辆轨迹信息发送到高速公路计费结算服务中心03，具体地，该数据转发器先把该车辆轨迹信息发送到北斗卫星导航系统04的地面站，在由地面站发送给高速公路计费结算服务中心03。
路侧装置无线专网通信单元401，与车载装置01通信连接，用于接收车载装置01发送的计费信息。
专网接入单元402，与高速公路数据传输专网302通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心03通过高速公路数据传输专网302转发的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息。
路侧装置中央处理器403，与路侧装置无线专网通信单元401、北斗卫星通信单元404和专网接入单元402通信连接，用于存储和运行实现数据收发的程序指令，控制路侧装置无线专网通信单元401、北斗卫星通信单元404和专网接入单元402的数据接收、运算、存储和发送；还用于根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的所述网络逻辑地址；所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
该装置包含在前述系统中，其实现原理与技术效果类似，在此不再赘述。
在具体实施过程中，上述路侧装置可以灵活的部署在各个位置，例如高速公路收费站点的出口处、隧道内等，利用其中路侧装置传输一些重要的信息，例如计费信息等，安全可靠，而且部署的数量较少，不用像现有技术那样大量修建实体收费站，以及在出口入口处都部署路侧设备等。特别地，部署在隧道内可以保证车辆在有的隧道内无法获取上述第一定位信息和/或第三定位信息时，还可以获取路侧装置发送的上述第二定位信息，更好地避免的出现定位和通信盲区。另外，其中北斗卫星通信单元是建立应急通道的重要部分，以避免自然灾害地震、或者供电故障等状况下无法传输数据的问题，具体地，应急通道相关内容参见前文所述，在此不再赘述。
图5为本发明提供的基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法实施例一的流程示意图，基于前述实施例，如图5所示，该方法包括：
S501、车载装置接收所述北斗卫星导航系统发送的该车载装置的第一定位信息。
S502、车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的该车载装置的第二定位信息。
S503、车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的该车载装置的第三定位信息。
需要说明的是，上述S501-S503的执行不分先后，且可以执行其中之一或任意组合。
S504、车载装置根据第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与路侧装置之间组网通信的网络逻辑地址。其中，所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
S505、高速公路无线通信子系统将所述车辆轨迹信息转发给高速公路计费结算服务中心，并将高速公路计费结算服务中心发送的虚拟收费站点信息转发给所述车载装置。
S506、高速公路计费结算服务中心根据接收到的车辆轨迹信息、车辆基本信息以及虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算。
该方法由前述系统执行，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
进一步地，上述车载装置可根据所述车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对车载装置进行计费。其中，所述虚拟收费站点信息包括：高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数。
所述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个所述综合定位信息，综合定位信息包含包括下述信息中的一个或任意组合：所述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间。
上述S506，具体为，高速公路计费结算服务中心接收所述高速公路无线通信子系统和/或北斗卫星导航系统转发的所述车载装置发送的车载装置发出的车辆轨迹信息；然后根据车辆轨迹信息以及虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费扣费结算。
更进一步地，上述高速公路计费结算服务中心存储并向所述计费结算单元提供所述虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。
进一步地，高速公路无线通信子系统接收车载装置发送的所述计费信息、高速公路数据传输专网和/或北斗卫星导航系统转发的由高速公路计费结算服务中心发出的所述计费信息采集指令和数据更新信息；并且，接收路侧装置发送的所述计费信息和高速公路计费结算服务中心发送的计费信息采集指令和数据更新信息。
更进一步地，所述高速公路无线通信子系统接收高速公路计费结算服务中心通过北斗卫星导航系统发送的计费信息采集指令；接收北斗卫星导航系统发送的路侧装置定位信息，所述路侧装置定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需要的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据；接收所述车载装置发送的计费信息；接收计费结算服务中心通过高速公路数据传输专网发出的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息；根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的所述网络逻辑地址。
该方法由前述系统执行，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
本发明实施例提供的系统在具体使用过程中，车载装置安装在车辆上，车载装置在通信过程中需要获取源地址和目标地址，车辆行驶过程中，该车载装置实时的接收北斗卫星导航系统、路侧装置以及公共移动通信网络发来的定位信息，获取到综合定位信息，以及计算出源地址和目标地址，并根据该综合定位信息获取到车辆轨迹信息。并通过路侧装置和/或公共移动通信网络将该车辆轨迹信息发送给高速公路计费结算中心，当车载装置检测到车辆驶入高速公路收费站点入口，则向用户提示进入高速公路收费路段，同时向高速公路计费结算服务中心上报高速公路收费站点入口信息，之后，高速公路计费结算服务中心会根据预设的扣费模式进行计费扣费。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统，其特征在于，包括：
车载装置、高速公路无线通信子系统、高速公路计费结算服务中心以及北斗卫星导航系统；
所述车载装置，包括：
北斗定位单元，与所述北斗卫星导航系统通信连接，用于接收所述北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
无线专网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第二定位信息；
无线公网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第三定位信息；
中央处理器，与所述北斗定位单元、所述无线专网通信单元、所述无线公网通信单元通信连接，用于读取所述第一定位信息、所述第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与高速公路无线通信子系统之间组网通信的网络逻辑地址；其中，所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址；
所述高速公路无线通信子系统，与所述高速公路计费结算服务中心通信连接，用于将所述车辆轨迹信息转发给所述高速公路计费结算服务中心，并将所述高速公路计费结算服务中心发送的虚拟收费站点信息转发给所述车载装置；其中，所述虚拟收费站点信息包括：高速公路路段编码、虚拟收费站编码、虚拟收费站与实体收费站之间的偏离补偿信息、收费费率和收费路段里程数；
所述高速公路计费结算服务中心，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于根据接收到的所述车辆轨迹信息虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央处理器，还用于根据所述车辆轨迹信息和所述虚拟收费站信息，对所述车载装置进行计费。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个所述综合定位信息，所述综合定位信息包含下述信息中的一个或任意组合：所述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速公路计费结算服务中心，包括：
车辆轨迹采集单元，用于接收所述高速公路无线通信子系统和/或北斗卫星导航系统转发的所述车载装置发出的所述车辆轨迹信息；
计费结算单元，与所述车辆行驶轨迹采集单元通信连接，用于根据所述车辆轨迹信息和所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费扣费结算。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高速公路计费结算服务中心，还包括：
虚拟收费站点信息单元，与所述计费结算单元通信连接，用于存储并向所述计费结算单元提供所述虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速公路无线通信子系统，包括：路侧装置、高速公路数据传输专网和至少一个公共移动通信网络；其中，
所述路侧装置，与所述车载装置、高速公路数据传输专网和北斗卫星导航系统通信连接，用于接收车载装置发送的所述计费信息、高速公路数据传输专网和/或北斗卫星导航系统转发的由高速公路计费结算服务中心发出的所述计费信息采集指令和数据更新信息；
所述高速公路数据传输专网，与所述高速公路计费结算服务中心通信连接，用于接收路侧装置发送的所述计费信息和高速公路计费结算服务中心发送的计费信息采集指令和数据更新信息；
所述公共移动通信网络，与所述无线公网通信单元和所述高速公路计费结算服务中心通信连接，用于接收路侧装置发送的所述计费信息和高速公路计费结算服务中心发送的计费信息采集指令和数据更新信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的路侧装置，包括：
北斗卫星通信单元，与所述北斗卫星导航系统通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心通过北斗卫星导航系统发送的计费信息采集指令；接收北斗卫星导航系统发送的所述路侧装置的定位信息；所述路侧装置的定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据；
路侧装置无线专网通信单元，与所述车载装置通信连接，用于接收所述车载装置发送的计费信息；
专网接入单元，与所述高速公路数据传输专网通信连接，用于接收计费结算服务中心通过高速公路数据传输专网转发的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息；
路侧装置中央处理器：与所述路侧装置无线专网通信单元、所述北斗卫星通信单元和所述高速公路传输专网接入单元通信连接，用于存储和运行实现数据收发的程序指令，控制路侧装置无线专网通信单元、北斗卫星通信单元和高速公路数据传输专网接入单元的数据接收、运算、存储和发送；还用于根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的网络逻辑地址。
8.一种车载装置，其特征在于，包括：
北斗定位单元，与北斗卫星导航系统通信连接，用于接收北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
无线专网通信单元，与高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的第二定位信息；
无线公网通信单元，与所述高速公路无线通信子系统通信连接，用于接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置第三定位信息；
中央处理器，与所述北斗定位单元、所述无线专网通信单元、所述无线公网通信单元通信连接，用于读取所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与高速公路无线通信子系统之间组网通信的网络逻辑地址；所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述中央处理器，还用于根据所述车辆轨迹信息和所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个综合定位信息，所述综合定位信息包含下述信息中的一个或任意组合：所述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间。
11.一种路侧装置，其特征在于，包括：
北斗卫星通信单元，与所述北斗卫星导航系统通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心通过北斗卫星导航系统发送的计费信息采集指令；接收北斗卫星导航系统发送的所述路侧装置的定位信息；所述路侧装置定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需要的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据；
路侧装置无线专网通信单元，与车载装置通信连接，用于接收所述车载装置发送的计费信息；
专网接入单元，与所述高速公路数据传输专网通信连接，用于接收高速公路计费结算服务中心通过高速公路数据传输专网转发的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息；
路侧装置中央处理器，与所述路侧装置无线专网通信单元、所述北斗卫星通信单元和所述专网接入单元通信连接，用于存储和运行实现数据收发的程序指令，控制路侧装置无线专网通信单元、北斗卫星通信单元和专网接入单元的数据接收、运算、存储和发送；还用于根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的网络逻辑地址；所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址。
12.一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费方法，其特征在于，包括：
车载装置接收所述北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的第一定位信息；
所述车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置的第二定位信息；
所述车载装置接收所述高速公路无线通信子系统发送的所述车载装置的第三定位信息；
所述车载装置根据第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息中的一个或多个，获取所述车载装置的综合定位信息，根据所述综合定位信息获取车辆行驶轨迹信息，以及所述车载装置与路侧装置之间组网通信的网络逻辑地址；其中，所述网络逻辑地址包括源地址、单播目标地址和/或多播目标地址；
高速公路无线通信子系统将所述车辆轨迹信息转发给高速公路计费结算服务中心，并将所述高速公路计费结算服务中心发送的虚拟收费站点信息转发给所述车载装置；
所述高速公路计费结算服务中心根据接收到的所述车辆轨迹信息、所述车辆基本信息以及所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述车载装置根据所述车辆轨迹信息、所述车辆基本信息以及所述虚拟收费站点信息，对所述车载进行计费。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个所述综合定位信息，所述综合定位信息包含下述信息中的一个或任意组合：所述车载装置的位置坐标、速度、加速度、当前位置与指定位置的距离、当前时间。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述高速公路计费结算服务中心根据接收到的所述车辆轨迹信息、所述车辆基本信息以及所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费、扣费和结算，包括：
所述高速公路计费结算服务中心接收所述高速公路无线通信子系统和/或北斗卫星导航系统转发的所述车载装置发出的所述车辆轨迹信息；
所述高速公路计费结算服务中心根据所述车辆轨迹信息和所述虚拟收费站点信息，对所述车载装置进行计费扣费结算。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
所述高速公路计费结算服务中心存储并向所述计费结算单元提供所述虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：
所述高速公路无线通信子系统接收车载装置发送的所述计费信息、高速公路数据传输专网和/或北斗卫星导航系统转发的由高速公路计费结算服务中心发出的所述计费信息采集指令和数据更新信息；
接收路侧装置发送的所述计费信息和高速公路计费结算服务中心发送的计费信息采集指令和数据更新信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：
所述高速公路无线通信子系统接收高速公路计费结算服务中心通过北斗卫星导航系统发送的计费信息采集指令；
所述高速公路无线通信子系统接收北斗卫星导航系统发送的所述路侧装置的定位信息；所述路侧装置定位信息包括经度、纬度、高程、时间以及用于计算经度、纬度、高程、时间所需要的定位原始数据；所述定位原始数据包括：卫星轨道数据、星历数据、卫星时钟数据、卫星位置信息、无线通信网络基站位置和无线通信网络时钟数据中的一项或任意项组合；还可以包括多种用于提高定位精确度的定位误差修正数据；
所述高速公路无线通信子系统接收所述车载装置发送的计费信息；
所述高速公路无线通信子系统接收计费结算服务中心通过高速公路数据传输专网发出的所述计费信息采集指令和所述数据更新信息；
所述高速公路无线通信子系统根据所述路侧装置定位信息，获取与所述车载装置之间组网通信的网络逻辑地址。
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