CN104537730A - 一种智能道闸控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能道闸控制系统及方法，属于车辆道闸控制系统领域。为克服现有技术中的道闸控制系统及方法成本较高、步骤繁杂及车辆出入效率低的缺点，提供一种智能道闸控制系统及方法。包括云平台、道闸身份认证服务器、道闸控制系统、车辆感应装置、道闸及智能移动终端，智能移动终端包括智能道闸应用软件及低功耗蓝牙模块，道闸控制系统包括低功耗蓝牙基站阵列，云平台分别与道闸身份认证服务器及智能移动终端相连，道闸控制系统分别与道闸身份认证服务器、车辆感应装置、道闸及智能移动终端相连；车辆无需停车即可通过车辆道闸，步骤简单，节约成本及时间，优化驾驶体验，提升行车安全，提升车辆通过道闸的效率，便于推广；适用于现有车辆道闸系统。

Description

一种智能道闸控制系统及方法

技术领域

本发明属于车辆道闸控制系统领域，尤其是涉及一种智能道闸控制系统及方法。

背景技术

传统的车辆道闸控制系统中，主要采取基于RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术的身份识别卡认证后，再控制车辆道闸开关。于是就要求驾驶员随身携带RFID卡，在出入时需要进行停车、开窗、刷卡及再启动车辆四个步骤，大大降低了用户体验度及车辆出入效率。另一种方式是在车辆上增加定制感应装置，然而该方法成本较高，影响该技术的推广。综上所知，现有的小区或停车场的道闸控制系统及方法成本较高、步骤繁杂、车辆出入效率低。

同时，随着移动互联网及物联网技术的发展，与智能手机或IPAD等智能移动终端高度关联的各类日常生活应用场景，使得生活更加便捷。因此可以发展基于智能手机设备的智能道闸控制系统及方法。

发明内容

本发明为克服现有技术中的道闸控制系统及方法成本较高、步骤繁杂及车辆出入效率低的缺点，提供一种智能道闸控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能道闸控制系统，包括云平台、道闸身份认证服务器、道闸控制系统、车辆感应装置、道闸及智能移动终端，智能移动终端包括智能道闸应用软件及低功耗蓝牙模块，道闸控制系统包括低功耗蓝牙基站阵列，云平台分别与道闸身份认证服务器及智能移动终端相连，道闸控制系统分别与道闸身份认证服务器、车辆感应装置、道闸及智能移动终端相连；

所述智能移动终端用于通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，并通过低功耗蓝牙模块将身份认证信息传送给道闸控制系统；

所述云平台将智能移动终端注册认证后的同步密钥发送给道闸身份认证服务器；

所述道闸身份认证服务器接收同步密钥，并将其与道闸控制系统传送的身份认证信息进行匹配，获得匹配结果，并将匹配结果发送给道闸控制系统；

所述道闸控制系统用于接收智能移动终端的身份认证信息，并将身份认证信息传送给道闸身份认证服务器，同时接收道闸身份认证服务器传送的匹配结果及车辆位置信息，并根据匹配结果或车辆位置开启或关闭道闸；

所述车辆感应装置感应车辆位置信息，并将车辆位置信息传输给道闸控制系统。

具体的，所述低功耗蓝牙基站阵列包括方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站。

具体的，智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统低功耗蓝牙基站的信号强度及位置参数。

优选的，所述智能移动终端包括智能手机、可穿戴智能外设、平板电脑、笔记本电脑或PDA智能终端。

所述低功耗蓝牙基站阵列使用面向特定方向发射信号的定向天线，使得只有在特定距离范围内的智能移动终端可以检测到蓝牙信号，从而确定智能终端与低功耗蓝牙基站的距离。

为解决其技术问题，本发明采用的另一技术方案是：一种智能道闸控制方法，包括以下步骤：

A.智能移动终端通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，获得同步密钥，并将该密钥发送给道闸身份认证服务器；

B.智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统的蓝牙基站阵列信息，在一定距离内向道闸控制系统发送智能移动终端的身份认证信息；

C.道闸控制系统接收身份认证信息，并将其传送给道闸身份认证服务器；

D.道闸身份认证服务器将身份认证信息及同步密钥进行匹配及结算，将匹配结果及结算结果发送给道闸控制系统；

E.道闸控制系统根据匹配结果开启或关闭道闸。

进一步的，步骤E之后还包括步骤

F.车辆感应装置感应车辆位置，若车辆未通过道闸，保持道闸的状态；若车辆已通过道闸，则关闭道闸。

具体的，步骤B具体为智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统的蓝牙基站阵列信息，在车辆感应装置的感应区内，智能移动终端对蓝牙基站阵列建立一次快速蓝牙连接，并通过该基站向道闸控制系统登记其身份认证信息后断开，并通过蓝牙基站阵列识别车辆进入或驶出方向。

优选的，步骤A中的同步密钥为云平台针对特定场所的道闸所获取一定次数的出入认证密钥。

具体的，步骤B中的蓝牙基站阵列信息包括信号强度及基站位置参数，所述蓝牙基站阵列包括方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站中的一个或多个。

具体的，步骤D具体为道闸身份认证服务器将身份认证信息及同步密钥进行匹配，若匹配结果为符合，则计算停车时间及对应费用，并使用该身份账户进行结算，并将结算结果发送给道闸控制系统；若匹配结果为不符合，则将该结果直接发送给道闸控制系统。

本发明的有益效果是：无需加载额外的新设备，直接基于低功蓝牙无线通信技术，通过与驾驶人随身携带的智能移动终端进行关联，再结合云端平台认证，从而完成对车辆的自动身份认证，实现车辆无需停车即可通过车辆道闸，步骤简单，节约成本及时间，优化驾驶体验，提升行车安全，并大幅提升车辆通过道闸的效率，便于推广。本发明适用于小区及商业收费停车场，尤其是适用于现有车辆道闸系统。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明实施例1的使用场景图；

图3是本发明实施例2的使用场景图；

其中，1 为认证控制基站，2 为距离定位基站，3 为方向识别基站，4 为智能手机，5 为第一地面感应线圈，6 为第二地面感应线圈，7 为道闸控制系统，8 为道闸，9 为收费岗亭。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的一种智能道闸控制系统，包括云平台、道闸身份认证服务器、道闸控制系统、车辆感应装置、道闸及智能移动终端，智能移动终端包括智能道闸应用软件及低功耗蓝牙模块，道闸控制系统包括低功耗蓝牙基站阵列，云平台分别与道闸身份认证服务器及智能移动终端相连，道闸控制系统分别与道闸身份认证服务器、车辆感应装置、道闸及智能移动终端相连；智能移动终端用于通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，并通过低功耗蓝牙模块将身份认证信息传送给道闸控制系统；云平台将智能移动终端注册认证后的同步密钥发送给道闸身份认证服务器；道闸身份认证服务器接收同步密钥，并将其与道闸控制系统传送的身份认证信息进行匹配，获得匹配结果及结算结果，并将匹配结果及结算结果发送给道闸控制系统；道闸控制系统用于接收智能移动终端的身份认证信息，并将身份认证信息传送给道闸身份认证服务器，同时接收道闸身份认证服务器传送的匹配结果、结算结果及车辆位置信息，并根据匹配结果或车辆位置开启或关闭道闸；车辆感应装置感应车辆位置信息，并将车辆位置信息传输给道闸控制系统。

本系统通过驾驶员的智能移动终端定位车辆与道闸的位置及运动方向，通过车辆感应装置确认车辆是否通过，并在智能移动终端抵近道闸时进行身份认证；认证成功后控制道闸系统抬杆、对车辆进行放行；整个过程驾驶员只需在智能移动终端中安装智能道闸应用软件后，驾车进入停车场时不需要停车进行人工干预、完全自动进行。

本发明结合云技术、低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，以下简称BLE)技术对现有道闸系统进行升级改造。部署统一的智能道闸云平台、道闸身份认证服务器，对每个进出道闸部署智能道闸终端控制模块、车辆通过地下感应线圈及控制器，并在智能道闸终端控制模块周边特定位置，部署BLE广播基站；驾驶人通过具备BLE功能的智能手机内置应用进行扫描定位，在达到与道闸足够近距离，并在地下感应器确认车辆通过时，通过与道闸建立BLE链接触发身份认证，通过后放行车辆。

BLE基站又包括方向识别基站、距离定位基站、及认证连接基站。智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集BLE基站的信号强度及位置参数。BLE技术的最新版本是蓝牙4.0，以最低耗能提供持久的无线连接，有效扩大相关应用产品的覆盖距离，开辟全新的网络服务。低耗能无线技术的特点在于超低的峰期、平均值及待机耗能；使装置配件和人机介面装置(HIDs)具备超低成本和轻巧的特性；更能使手机及个人电脑相关配件的成本降至最低、体积更小；全球适用之外，更具使用直觉，且能确保多种设备连接的互操作性。

为了便于使用，所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑或PDA智能终端。

本发明的一种智能道闸控制方法，包括以下步骤：

A.智能移动终端通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，获得同步密钥，并将该密钥发送给道闸身份认证服务器；

B.智能移动终端通过低功耗蓝牙模块持续蓝牙广播扫描搜集道闸控制系统的蓝牙基站阵列信息，并借此完成对道闸的进行定位，在一定距离内向道闸控制系统发送智能移动终端的身份认证信息，触发通过认证，所述身份认证信息含密钥；

C.道闸控制系统接收身份认证信息，并将其传送给道闸身份认证服务器；

D.道闸身份认证服务器将身份认证信息及同步密钥进行匹配及结算，将匹配结果及结算结果发送给道闸控制系统；此处的身份认证信息还包括密钥，匹配结果为符合或不符合。

E.道闸控制系统根据匹配结果开启或关闭道闸，同时将匹配结果记录上传到云平台。

实施例1

本例中智能移动终端为智能手机7，车辆感应装置包括车辆通过感应装置5及道闸附件地面的地面感应线圈。当车辆驶入时的智能道闸控制方法步骤如下：

1.驾驶员通过智能手机下载并安装道闸对应的智能道闸应用软件，并在云平台上完成注册认证；然后，从云平台针对车辆所要通过的道闸获取一定次数的出入认证的同步密钥，并将该密钥同步推送至道闸身份认证服务器；

2.智能手机的智能道闸应用软件以特定的时间间隔(如2秒)持续扫描道闸控制系统的低功耗蓝牙基站阵列的蓝牙广播；

3.当驾驶员携带智能手机通过道闸驶入停车区时，如图2所示，手机靠近进入道闸，并扫描到方向识别基站3、距离定位基站2及认证控制基站1中的一个或多个广播信息时，智能手机4中的智能道闸应用软件降低扫描时间间隔至更短间隔(如200毫秒)；通常会优先扫描到方向识别基站3；

4.智能手机4通过智能道闸应用软件对上述基站建立一次快速蓝牙连接，并通过该基站向智能道闸登记智能手机身份信息后断开，并通过智能道闸方向基站编号识别进入或驶出方向，本例中为驶入；

5.智能手机4通过智能道闸应用软件持续扫描到方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站所有三个基站后，持续计算距离定位基站的信号强度(RSSI)值，得出与距离定位基站的距离，直至其小于特定距离(如2米)；

6.智能手机4通过智能道闸应用软件建立与认证控制基站1的蓝牙数据链接，并将手机身份信息、认证密钥、进出方向及手机位置信息通过蓝牙基站传递给道闸控制系统，请求打开道闸；

7.道闸控制系统根据智能手机4的信息查询是否已有车辆驶入道闸附近，并确定请求的方向是否为进入；若为进入，则根据第一地面感应线圈5数据判定该进入通道是否有车辆正在通过；如有车辆通过，则根据智能手机4位置信息判断当前智能手机4是否正位于第一感应线圈位置区域，如位于第一感应线圈位置区域内，则将身份信息(包含认证密钥)传递给道闸身份认证服务器，请求进入认证；

8.道闸身份认证服务器将身份信息(包含认证密钥)与来自云平台推送过来的同步密钥进行比对匹配，并确认该用户是否拥有进入道闸的授权，形成匹配结果，并反馈给道闸控制系统；

9.道闸控制系统接收匹配结果，若为符合，则开启道闸，并根据驶入后第二地面感应线圈6判断车辆驶入后降下道闸；若不符合，则拒绝打开道闸并提供对应提示，指示人工操作。

实施例2

当车辆驶出时的智能道闸控制方法步骤如下：1.智能手机的智能道闸应用软件以特定的时间间隔(如2秒)持续扫描道闸控制系统的低功耗蓝牙基站阵列的蓝牙广播；

2.当驾驶员携带智能手机通过道闸驶离停车区时，如图2所示，手机靠近进入道闸，并扫描到方向识别基站3、距离定位基站2及认证控制基站1中的一个或多个广播信息时，智能手机4中的智能道闸应用软件降低扫描时间间隔至更短间隔(如200毫秒)；通常会优先扫描到方向识别基站3；

3.智能手机4通过智能道闸应用软件对上述基站建立一次快速蓝牙连接，并通过该基站向智能道闸登记智能手机身份信息后断开，并通过智能道闸方向基站编号识别进入或驶出方向，本例中为驶出；

4.智能手机4通过智能道闸应用软件持续扫描到方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站所有三个基站后，持续计算距离定位基站的信号强度(RSSI)值，得出与距离定位基站的距离，直至其小于特定距离(如2米)；

5.智能手机4通过智能道闸应用软件建立与认证控制基站1的蓝牙数据链接，并将手机身份信息、认证密钥、进出方向及手机位置信息通过蓝牙基站传递给道闸控制系统，请求打开道闸；

6.道闸控制系统根据智能手机4的信息查询是否已有车辆驶出道闸附近，并确定请求的方向是否为驶出；如为驶出，则根据第一地面感应线圈5数据判定该驶出通道是否有车辆正在通过；如有车辆通过，则根据智能手机4位置信息判断当前智能手机4是否正位于第一感应线圈位置区域，如有车辆通过，则根据智能手机4位置信息判断当前智能手机4是否正位于第一感应线圈位置区域，则将身份信息(包含认证密钥)传递给道闸身份认证服务器，请求驶出认证；

7.道闸身份认证服务器将身份信息(包含认证密钥)与来自云平台推送过来的同步密钥进行比对匹配，计算停车时间及对应费用，并使用该身份账户进行结算；并将结算结果(有足够的资金或没有足够的资金)，反馈给道闸控制系统；

8.道闸控制系统接收匹配结果及结算结果，若为符合且已结算，则打开道闸，并根据第二地面感应线圈6判断车辆驶出后降下道闸；若为符合但未结算，则拒绝打开道闸并通过蓝牙链接反馈智能手机4上的智能道闸应用软件，提示手机付费或人工付费；若为不符合，则道闸控制系统提示按照传统道闸人工操作方式提示操作。

通过上述步骤，在行车过程中，不需要驾车人任何干预，即可借助智能手机自动完成进入时驾车人身份认证识别，以及驶出时的基于手机预登记账户的自动结算，并根据识别结果打开或拒绝打开道闸。对无智能手机的汽车，仍然可使用传统方式通过出入车闸。

Claims (11)

1.一种智能道闸控制系统，其特征在于，包括云平台、道闸身份认证服务器、道闸控制系统、车辆感应装置、道闸及智能移动终端，智能移动终端包括智能道闸应用软件及低功耗蓝牙模块，道闸控制系统包括低功耗蓝牙基站阵列，云平台分别与道闸身份认证服务器及智能移动终端相连，道闸控制系统分别与道闸身份认证服务器、车辆感应装置、道闸及智能移动终端相连；

所述智能移动终端用于通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，并通过低功耗蓝牙模块将身份认证信息传送给道闸控制系统；

所述云平台将智能移动终端注册认证后的同步密钥发送给道闸身份认证服务器；

所述道闸身份认证服务器接收同步密钥，并将其与道闸控制系统传送的身份认证信息进行匹配，获得匹配结果及结算结果，并将匹配结果及结算结果发送给道闸控制系统；

所述道闸控制系统用于接收智能移动终端的身份认证信息，并将身份认证信息传送给道闸身份认证服务器，同时接收道闸身份认证服务器传送的匹配结果、结算结果及车辆位置信息，并根据匹配结果或车辆位置开启或关闭道闸；

车辆感应装置感应车辆位置信息，并将车辆位置信息传输给道闸控制系统。

2.如权利要求1所述的一种智能道闸控制系统，其特征在于，所述低功耗蓝牙基站阵列包括方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站。

3.如权利要求1所述的一种智能道闸控制系统，其特征在于，智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统低功耗蓝牙基站的信号强度及位置参数。

4.如权利要求1所述的一种智能道闸控制系统，其特征在于，所述低功耗蓝牙基站阵列使用面向特定方向发射信号的定向天线，使得只有在特定距离范围内的智能移动终端可以检测到蓝牙信号，从而确定智能终端与低功耗蓝牙基站的距离。

5.如权利要求1所述的一种智能道闸控制系统，其特征在于，所述智能移动终端包括智能手机、可穿戴智能外设、平板电脑、笔记本电脑或PDA智能终端。

6.一种智能道闸控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.智能移动终端通过智能道闸应用软件在云平台完成注册认证，获得同步密钥，并将该密钥发送给道闸身份认证服务器；

B.智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统的蓝牙基站阵列信息，在一定距离内向道闸控制系统发送智能移动终端的身份认证信息；

C.道闸控制系统接收身份认证信息，并将其传送给道闸身份认证服务器；

D.道闸身份认证服务器将身份认证信息及同步密钥进行匹配及结算，将匹配结果及结算结果发送给道闸控制系统；

E.道闸控制系统根据匹配结果开启或关闭道闸。

7.如权利要求6所述的一种智能道闸控制方法，其特征在于，步骤E之后还包括步骤

F.车辆感应装置感应车辆位置，若车辆未通过道闸，保持道闸的状态；若车辆已通过道闸，则关闭道闸。

8.如权利要求6所述的一种智能道闸控制方法，其特征在于，步骤B具体为智能移动终端通过低功耗蓝牙模块搜集道闸控制系统的蓝牙基站阵列信息，在车辆感应装置的感应区内，智能移动终端对蓝牙基站阵列建立一次快速蓝牙连接，并通过该基站向道闸控制系统登记其身份认证信息后断开，并通过蓝牙基站阵列识别车辆进入或驶出方向。

9.如权利要求6所述的一种智能道闸控制方法，其特征在于，步骤A中的同步密钥为云平台针对特定场所的道闸所获取一定次数的出入认证密钥。

10.如权利要求6所述的一种智能道闸控制方法，其特征在于，步骤B中的蓝牙基站阵列信息包括信号强度及基站位置参数，所述蓝牙基站阵列包括方向识别基站、距离定位基站及认证控制基站中的一个或多个。

11.如权利要求6所述的一种智能道闸控制方法，其特征在于，步骤D具体为道闸身份认证服务器将身份认证信息及同步密钥进行匹配，若匹配结果为符合，则计算停车时间及对应费用，并使用该身份账户进行结算，并将结算结果发送给道闸控制系统；若匹配结果为不符合，则将该结果直接发送给道闸控制系统。