CN104021594A - 基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统、装置及方法 - Google Patents

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系统、装置及方法，该方法包括：车载装置接收北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的原始定位信息；所述车载装置根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹；所述北斗卫星导航系统将所述车辆行驶轨迹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。本发明中，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。

Description

基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费系统、装置及方法。

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系统、装置及方法，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：

北斗卫星定位通信单元，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原始定位信息；

中央处理器，与所述北斗卫星定位通信单元通信连接，用于根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹；

所述北斗卫星导航系统，用于将所述车辆行驶轨迹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转发的所述车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹和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。

本发明第二方面提供一种车载装置，包括：

北斗卫星定位通信单元，与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车载装置的原始定位信息；

中央处理器，与所述北斗卫星定位通信单元通信连接，用于根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹。

本发明第三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：

车载装置接收北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的原始定位信息；

所述车载装置根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹；

所述北斗卫星导航系统将所述车辆行驶轨迹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，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接收所述北斗卫星导航系统转发的所述车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹和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，通过来自于北斗卫星导航系统的定位信息，获取车辆轨迹信息，将该车辆轨迹信息通过北斗卫星导航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。

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车辆自由流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、高速公路计费结算服务中心02以及北斗卫星导航系统03，其中：

车载装置01，包括：北斗卫星定位通信单元101和中央处理器102，具体地：

北斗卫星定位通信单元101，与北斗卫星导航系统03通信连接，用于接收北斗卫星导航系统03发送的该车载装置01的原始定位信息。

中央处理器102，与北斗卫星定位通信单元101通信连接，用于根据上述原始定位信息获取目标定位信息，并根据该目标定位信息获取车辆行驶轨迹。具体地，原始定位信息可能仅包括经度、纬度、时间等信息，中央处理器102采用预设算法可以将原始定位信息进行处理，例如计算出具体地速度、加速度、距离等相关信息，作为目标定位信息。

北斗卫星导航系统03，用于将上述车辆行驶轨迹转发给上述高速公路计费结算服务中心02，并将高速公路计费结算服务中心02发送的虚拟收费站点信息转发给上述车载装置，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02，与上述北斗卫星导航系统03通信连接，用于接收上述北斗卫星导航系统03转发的车辆行驶轨迹，并根据上述车辆行驶轨迹和上述虚拟收费站点信息，对上述车载装置进行计费、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。

需要说明的是，车载装置01向高速公路计费结算服务中心02发送信息时，可以是北斗卫星定位通信单元101先将信息发送给北斗卫星导航系统03中的数据转发器，由该数据转发器将要发送的信息发送给北斗卫星导航系统03的地面站，再由地面站发送给高速公路计费结算服务中心02，其中地面站和高速公路计费结算服务中心02之间可以通过光纤进行连接。而高速公路计费结算服务中心02向车载装置01发送信息时，是高速公路计费结算服务中心02直接将信息发送到北斗卫星导航系统03的数据转发器，由数据转发器转发给北斗卫星定位通信单元101。

本实施例中，通过来自于北斗卫星导航系统的定位信息，获取车辆轨迹信息，将该车辆轨迹信息通过北斗卫星导航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。

进一步地，上述中央处理器102，还用于根据上述车辆轨迹信息和上述虚拟收费站信息，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02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102计算出的计费结果和高速公路计费结算服务中心02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02对车载装置01所安装的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上述目标定位信息，该目标定位信息包括下述信息中的一个或任意组合：上述车载装置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。可以根据实际需要，预先配置中央处理器102要计算出哪些信息作为目标定位信息。

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，上述高速公路计费结算服务中心02，包括：车辆轨迹采集单元201和计费结算单元202，具体地：

车辆轨迹采集单元201，用于接收上述北斗卫星导航系统03转发的上述车载装置01发出的上述车辆轨迹信息。

具体地，车辆行驶轨迹采集单元201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201通过北斗卫星导航系统03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201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201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02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02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202，与上述车辆轨迹采集单元201通信连接，用于根据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02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，在上述实施例的基础上，高速公路计费结算服务中心02还可以包括：虚拟收费站点信息单元203，与计费结算单元202通信连接，用于存储并向计费结算单元202提供虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。其中，虚拟收费站点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，该虚拟收费站点信息单元203根据录入的虚拟收费站点与实体收费站点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。虚拟收费站点信息单元203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。

进一步地，参照图2，上述高速公路计费结算服务中心02还可以包括：用户信息管理单元204和收费主体管理单元205，其中：用户信息管理单元204，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202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202根据车载装置的标识号，可以在用户信息管理单元204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205，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信息单元203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202就可以根据收费主体管理单元205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。

更进一步地，参照图2，上述高速公路计费结算服务中心02还包括：第三方支付单元206，与上述计费结算单元202和第三方支付平台通信连接，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206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02还包括：自助账户充值与查询单元207，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206等进行缴费，充值完成后，上述计费结算单元202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。

参照图2，上述高速公路计费结算服务中心02还包括：通信接口单元208，与北斗卫星导航系统03通信连接，并与车辆轨迹采集单元201通信连接，用于传递数据和信息。例如，将北斗卫星导航系统03转发的车辆轨迹信息转发给车辆轨迹采集单元201。

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103，与中央处理器102通信连接，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103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02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104，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02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102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02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202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103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02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02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103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02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103向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心02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02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02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103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103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02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02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02从预存的费率信息中读取当前的费率信息，通过显示单元103向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心02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02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103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103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02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02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103向用户显示该费率，高速公路计费结算服务中心02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02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103显示扣费信息和账户余额（可以包含欠费通知）。

图3为本发明提供的车载装置实施例一的结构示意图，该车载装置为图2所述实施例中的车载装置01，具体可以为基于北斗的高速公路车辆自由流电子收费车载装置，如图3所示，该装置包括：北斗卫星定位通信单元301，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原始定位信息。中央处理器302，与北斗卫星定位通信单元301通信连接，用于根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹。

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上述目标定位信息，上述目标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、当前位置与指定位置的距离、当前时间。

具体地，该车载装置的实现原理和技术效果可参照前述实施例，在此不再赘述。

图4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，如图4所示，该方法包括：

S401、车载装置接收北斗卫星导航系统发送的该车载装置的原始定位信息。

S402、车载装置根据上述原始定位信息获取目标定位信息，并根据该目标定位信息获取车辆行驶轨迹。

S403、北斗卫星导航系统将车辆行驶轨迹转发给高速公路计费结算服务中心，并将该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车载装置。

其中，上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。

S404、高速公路计费结算服务中心接收上述北斗卫星导航系统转发的上述车辆行驶轨迹，并根据车辆行驶轨迹和上述虚拟收费站点信息，对车载装置进行计费、扣费和结算。

进一步地，上述车载装置还可以根据上述车辆轨迹信息和上述虚拟收费站点信息，对上述车载装置进行计费。

具体地，上述车辆轨迹信息包括车辆识别码和至少一个所述目标定位信息，所述目标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。

更进一步地，上述高速公路计费结算服务中心接收上述北斗卫星导航系统转发的上述车辆行驶轨迹，并根据车辆行驶轨迹和上述虚拟收费站点信息，对车载装置进行计费、扣费和结算，具体为：高速公路计费结算服务中心接收上述北斗卫星导航系统转发的上述车载装置发出的上述车辆轨迹信息。

另外，上述高速公路计费结算服务中心还存储并向上述计费结算单元提供上述虚拟收费站点信息，并进行偏离补偿。

具体地，上述方法可以参照前述系统和装置实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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 (13)

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：

北斗卫星定位通信单元，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原始定位信息；

中央处理器，与所述北斗卫星定位通信单元通信连接，用于根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹；

所述北斗卫星导航系统，用于将所述车辆行驶轨迹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转发的所述车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹和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。

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2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目标定位信息，所述目标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。

6.一种车载装置，其特征在于，包括：

北斗卫星定位通信单元，与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车载装置的原始定位信息；

中央处理器，与所述北斗卫星定位通信单元通信连接，用于根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹。

7.根据权利要求6所述的车载装置，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信息，对所述车载装置进行计费。

8.根据权利要求7所述的车载装置，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所述目标定位信息，所述目标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。

9.一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：

车载装置接收北斗卫星导航系统发送的所述车载装置的原始定位信息；

所述车载装置根据所述原始定位信息获取目标定位信息，并根据所述目标定位信息获取车辆行驶轨迹；

所述北斗卫星导航系统将所述车辆行驶轨迹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，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接收所述北斗卫星导航系统转发的所述车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹和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。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

所述车载装置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。

11.根据权利要求10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目标定位信息，所述目标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。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高速公路计费结算服务中心接收所述北斗卫星导航系统转发的所述车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹和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。

13.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。