CN104599328A - 一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法，所述系统包括设置在同一装置上的光信号发射端和光信号接收端、设置在另一装置上的光信号反射端、以及收费服务器端。本发明在同一装置上设置一个光信号发射端和一个光信号接收端，另一端只需设置一个光信号反射端，就能够提供两条数据传输通道：一条由光信号发射端将光信号发射给光信号反射端，另一条由光信号反射端反射处理后的数据信号给光信号接收端，从而实现双向数据通信，比起现有技术来说，节省了一半的能耗、且设备复杂程度及成本更低。且本发明采用反射镜以原始入射角进行光反射，不需要额外的对准光源操作即可完成通讯，从而大幅提升用户的使用便利性。

Description

一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法

技术领域

本发明涉及可见光通讯技术领域，尤其涉及一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法。

背景技术

使用可见光的无线通信技术近年来逐渐受到学术界和产业界的广泛关注，尤其是随着发光二极管（Light Emitting Diode，简称为LED）之类的发光元件的照明设备的广泛使用，利用半导体LED 在实现照明的同时，实现无线通信网络覆盖的可行性研究正在许多相关企业中进行。可见，光通信与无线传感网络、无线局域网以及电力线通信系统相结合的通信方式也在探讨当中。

目前停车场收费时，通常采用人工计时收费或者射频卡收费的方式。(1) 采用人工计时收费的方式，当车辆驶入停车场时，在入口处需要停车，工作人员在停车卡上记录车辆的车牌号码和入场时间等信息，驾驶人员领取停车卡；驶出停车场时，驾驶人员将停车卡交还给工作人员，工作人员在停车卡上记录下出场时间，并根据收费标准收取停车费用，驾驶人员缴费完毕后驶出停车场；(2) 采用射频卡收费的方式，车辆驶入停车场时，在入口处领取停车卡，驶出停车场时停车刷卡缴费，缴费完毕后驶出停车场。

因此，无论是采用人工计时收费还是使用射频卡收费的方式，驾驶人员都需要停车取停车卡，在驶出停车场时需要交回停车卡并且人工完成缴费流程，比较费时，尤其在进入或者驶出停车场比较集中的时段容易导致拥堵；且现有基于可见光通信系统的停车场需要在汽车里加装发射终端或者对车体进行改装，实施复杂、成本高昂，且需要将可见光发射终端对准停车场接收器，使用起来繁琐。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法，旨在通过本发明解决现有技术中存在的能耗高、设备复杂程度及安全性低的缺陷。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其中，所述停车场收费系统包括设置在同一装置上的光信号发射端和光信号接收端、设置在另一装置上的光信号反射端、以及收费服务器端；

所述光信号发射端，设置在停车场入口处，用于以第一入射角发射识别用户车辆信息的光信号；

所述光信号反射端，设置在车辆上带有第一车辆识别唯一标识，用于接收所述光信号发射端发射的光信号，并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以第二入射角进行反射光信号；

所述光信号接收端，用于接收所述光信号反射端反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号反馈给收费服务器端；

所述收费服务器端，用于接收光信号接收端发送的光信号，并对所述带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号进行处理并计算用户的停车费用。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其中，所述光信号发射端包括依次相连的发射模块、调制模块、信号放大模块、驱动模块、以及LED光源模块；

所述发射模块用于将识别用户车辆信息以光信号形式发出，所述调制模块用于将所述发射模块发送的光信号进行调制得到调制信号，所述信号放大模块用于将所述调制信号进行放大处理得到放大信号，所述驱动模块用于根据所述放大信号驱动LED光源模块进行发光，所述LED光源模块用于向另一装置以第一入射角发送带有识别用户车辆信息的光信号；

所述光信号反射端包括依次相连的第一光电转换模块、第一解调模块、微控制器模块、以及反射模块；

所述第一光电转换模块用于接收所述LED光源模块发出的光信号并将所述光信号转换为第一电信号，所述第一解调模块用于将所述第一电信号进行解调得到第一解调信号，所述微控制器模块用于根据所述第一解调信号的信息控制反射模块进行光反射操作，所述反射模块用于以第二入射角反射带有确认第一车辆识别唯一标识的反射光信号、并将所述反射光信号发送至第二光电转换模块；所述第二入射角与第一入射角相等；

所述光信号接收端包括依次相连的第二光电转换模块、以及第二解调模块；

所述第二光电转换模块用于接收所述反射模块的发射光信号并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号转换为第二电信号；所述第二解调模块用于将所述第二光电转换模块输出的第二电信号进行解调得到第二解调信号；

所述收费服务器端包括停车费用计算模块；

所述停车费用计算模块用于根据所述第二解调信号的信息计算用户的停车费用。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其中，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其中，所述第二入射角与第一入射角相等。

所述的停车场收费系统，其中，所述反射模块中包含反射镜，所述反射镜前还包含一铁电液晶快门。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其中，所述微控制器模块通过控制铁电液晶快门的开关来控制反射镜进行光反射操作，当所述铁电液晶快门的开关为打开状态时，则反射光，当所述铁电液晶快门的开关为关闭状态时，则不反射光。

一种基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其中，所述方法包括步骤：

A、预先在停车场入口处安装一LED光源装置，并在车辆挡风玻璃处安装带有第一车辆识别唯一标识的LED光反射器；

B、车辆驶入/驶离停车场入口时，LED光源装置以第一入射角发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，LED光反射器接收所述LED光信号，并将带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号以第二入射角进行反射，所述第二入射角与第一入射角相等；

C、LED光源装置接收并处理带有确认第一车辆识别唯一标识的LED光信号，同时向收费服务系统发射带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号；

D、收费服务系统接收所述LED光源装置发送的光信号，并根据所述光信号的信息对用户的停车费用进行计算。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其中，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其中，所述步骤B还包括：

B1、当车辆驶入停车产场入口时，LED光源装置发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶入停车场时间；

B2、当车辆驶离停车产场入口时，LED光源装置再次发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶出停车场时间。

所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其中，所述步骤D还包括：根据所述驶入停车场时间和驶出停车场时间并结合停车场收费规则计算用户的停车费用。

本发明所提供的一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法，所述系统包括设置在同一装置上的光信号发射端和光信号接收端、设置在另一装置上的光信号反射端、以及收费服务器端；所述光信号发射端，设置在停车场入口处，用于以第一入射角发射识别用户车辆信息的光信号；所述光信号反射端，设置在车辆上带有第一车辆识别唯一标识，用于接收所述光信号发射端发射的光信号，并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以第二入射角进行反射光信号；所述光信号接收端，用于接收所述光信号反射端反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号反馈给收费服务器端；所述收费服务器端，用于接收光信号接收端发送的光信号，并对所述带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号进行处理并计算用户的停车费用。一方面，本发明在同一装置上设置一个发射端和一个接收端，另一端只需设置一个反射端，就能够提供两条数据传输通道：一条由发射端将光信号发射给反射端，另一条由反射端反射处理后的数据信号给接收端，从而实现双向数据通信，比起现有技术来说，节省了一半的能耗、且设备复杂程度及成本更低；另一方面，由于现有技术中要求接收时发射端与接收端都需对准光源，反馈时也需对准光源，而本发明中采用反射镜进行光反射，准确地将光源反射回发射端，不需要额外的对准光源操作即可完成通讯，从而大幅提升用户的使用便利性。

附图说明

图1是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的功能模块图。

图2是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号发射端的内部结构图。

图3是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号反射端的内部结构图。

图4是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号接收端的内部结构图。

图5是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费方法较佳实施例的步骤流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种停车场收费、车辆定位系统及其实现方法， 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，图1是本发明停车场收费系统较佳实施例的功能模块图。如图1所示，所述停车场收费系统包括设置在同一装置上的光信号发射端10和光信号接收端30、设置在另一装置上的光信号反射端20、以及收费服务器端40；所述光信号发射端10，设置在停车场入口处，用于以第一入射角发射识别用户车辆信息的光信号；所述光信号反射端20，设置在车辆上带有第一车辆识别唯一标识，用于接收所述光信号发射端发射的光信号，并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以第二入射角进行反射光信号；所述光信号接收端30，用于接收所述光信号反射端20反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号反馈给收费服务器端40；所述收费服务器端40，接收光信号接收端30发送的光信号，并对所述带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号进行处理并计算用户的停车费用。

详细地，请参照图2，图2是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号发射端的内部结构图。如图2所示，所述光信号发射端10包括依次相连的发射模块11、调制模块12、信号放大模块13、驱动模块14、以及LED光源模块15；所述发射模块11用于将用户车辆信息以光信号形式发出，所述调制模块12用于将所述发射模块11发送的光信号进行调制得到调制信号，所述信号放大模块13用于将所述调制信号进行放大处理得到放大信号，所述驱动模块14用于根据所述放大信号驱动LED光源模块15进行发光，所述LED光源模块15用于向另一装置以第一入射角发送带有识别用户车辆信息的光信号。

详细地，请参照图3，图3是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号反射端的内部结构图。如图3所示，所述光信号反射端20包括依次相连的第一光电转换模块21、第一解调模块22、微控制器模块23、以及反射模块24；所述第一光电转换模块21用于接收所述LED光源模块15发出的光信号并将所述光信号转换为第一电信号，所述第一解调模块22用于将所述第一电信号进行解调得到第一解调信号，所述微控制器模块23用于根据所述第一解调信号的信息控制反射模块24进行光反射操作，所述反射模块24用于以第二入射角反射带有确认第一车辆识别唯一标识的反射光信号、并将所述反射光信号发送至第二光电转换模块31；所述第二入射角与第一入射角相等。

详细地，请参照图4，图4是本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例的光信号接收端的内部结构图。如图4所示，所述光信号接收端30包括依次相连的第二光电转换模块31、以及第二解调模块31；所述第二光电转换模块31用于接收所述反射模块24的发射光信号并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号转换为第二电信号；所述第二解调模块32用于将所述第二光电转换模块输出的第二电信号进行解调得到第二解调信号。

详细地，所述收费服务器端包括停车费用计算模块；所述停车费用计算模块用于根据所述第二解调信号的信息计算用户的停车费用。

进一步地，本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例中，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间，因此，根据存储的车辆驶入停车场时间和驶出停车场时间再结合停车场收费规则可以计算出用户的停车收费情况。

进一步地，本发明基于可见光双向通讯的停车场收费系统较佳实施例中，所述第一反射模块24中包含反射镜，所述第一反射镜前还包含一铁电液晶快门，所述微控制器模块通过控制铁电液晶快门的开关来控制反射镜进行光反射操作，当所述铁电液晶快门的开关为打开状态时，则反射光，当所述铁电液晶快门的开关为关闭状态时，则不反射光，即有光为1，无光为0。

进一步地，本发明还提供一种基于可见光双向通讯的停车场收费方法，如图5所示，所述方法包括步骤：

S101、预先在停车场入口处安装一LED光源装置，并在车辆挡风玻璃处安装带有第一车辆识别唯一标识的LED光反射器；

S102、车辆驶入/驶离停车场入口时，LED光源装置以第一入射角发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，LED光反射器接收所述LED光信号，并将带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号以第二入射角进行反射，所述第二入射角与第一入射角相等；

S103、LED光源装置接收并处理带有确认第一车辆识别唯一标识的LED光信号，同时向收费服务系统发射带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号；

S104、收费服务系统接收所述LED光源装置发送的光信号，并根据所述光信号的信息对用户的停车费用进行计算。

进一步地，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间。

进一步地，所述步骤S102还包括：

B1、当车辆驶入停车产场入口时，LED光源装置发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶入停车场时间；

B2、当车辆驶离停车产场入口时，LED光源装置再次发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶出停车场时间。

进一步地，根据记录的所述驶入停车场时间和驶出停车场时间并结合停车场收费规则计算用户的停车费用。

即，为了实现本发明中的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，需要预先在车辆挡风玻璃上装一带有第一车辆识别唯一标识的可见光通讯系统反射端（即所述的LED光反射器），以及停车场入口处装有可见光通讯系统收发装置（即所述的LED光源装置），所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额等信息；当车辆驶至停车场入口时，停车场入口处的收发装置发射识别用户车辆信息的光信号，反射端接收来自收发装置的光信号，成功识别用户信息后并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以原始入射角进行反射光信号，收发装置接收到来自反射端的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、同时将车辆信息及驶入停车场的当前时间储存到停车场内的收费系统中；同理，车辆即将驶出停车场时，停车场收发装置的信息再次被反射端识别并反射，车辆信息及驶出停车场的当前时间储存到停车场的收费系统内；最后根据停车场收费规则计算出停车费用并进行扣费操作。可以有两种扣费规则，一种是下次以驶入停车场时由发射端传送过去，还有一种方式就是出停车场前再发射一次信号，由于是光通讯都是瞬时的，没什么本质差别，前者配合联网更适用。

由上可见，采用本发明提供的停车场收费实现方法，省去了停车拿卡的操作，通过自动扣费节省了驾驶员和停车场管理人员的时间，加快了车辆通行，避免了车辆拥堵。

综上所述，本发明所提供的一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统及方法，所述系统包括设置在同一装置上的光信号发射端和光信号接收端、设置在另一装置上的光信号反射端、以及收费服务器端；所述光信号发射端，设置在停车场入口处，用于以第一入射角发射识别用户车辆信息的光信号；所述光信号反射端，设置在车辆上带有第一车辆识别唯一标识，用于接收所述光信号发射端发射的光信号，并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以第二入射角进行反射光信号；所述光信号接收端，用于接收所述光信号反射端反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号反馈给收费服务器端；所述收费服务器端，用于接收光信号接收端发送的光信号，并对所述带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号进行处理并计算用户的停车费用。一方面，本发明在同一装置上设置一个发射端和一个接收端，另一端只需设置一个反射端，就能够提供两条数据传输通道：一条由发射端将光信号发射给反射端，另一条由反射端反射处理后的数据信号给接收端，从而实现双向数据通信，比起现有技术来说，节省了一半的能耗、且设备复杂程度及成本更低；另一方面，由于现有技术中要求接收时发射端与接收端都需对准光源，反馈时也需对准光源，而本发明中采用反射镜进行光反射，准确地将光源反射回发射端，不需要额外的对准光源操作即可完成通讯，从而大幅提升用户的使用便利性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其特征在于，所述停车场收费系统包括设置在同一装置上的光信号发射端和光信号接收端、设置在另一装置上的光信号反射端、以及收费服务器端；

所述光信号发射端，设置在停车场入口处，用于以第一入射角发射识别用户车辆信息的光信号；

所述光信号反射端，设置在车辆上带有第一车辆识别唯一标识，用于接收所述光信号发射端发射的光信号，并通过带有确认第一车辆识别唯一标识的反射面以第二入射角进行反射光信号；

所述光信号接收端，用于接收所述光信号反射端反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号、并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号反馈给收费服务器端；

所述收费服务器端，用于接收光信号接收端发送的光信号，并对所述带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号进行处理并计算用户的停车费用。

2.根据权利要求1所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其特征在于，所述光信号发射端包括依次相连的发射模块、调制模块、信号放大模块、驱动模块、以及LED光源模块；

所述发射模块用于将识别用户车辆信息以光信号形式发出，所述调制模块用于将所述发射模块发送的光信号进行调制得到调制信号，所述信号放大模块用于将所述调制信号进行放大处理得到放大信号，所述驱动模块用于根据所述放大信号驱动LED光源模块进行发光，所述LED光源模块用于向另一装置以第一入射角发送带有识别用户车辆信息的光信号；

所述光信号反射端包括依次相连的第一光电转换模块、第一解调模块、微控制器模块、以及反射模块；

所述第一光电转换模块用于接收所述LED光源模块发出的光信号并将所述光信号转换为第一电信号，所述第一解调模块用于将所述第一电信号进行解调得到第一解调信号，所述微控制器模块用于根据所述第一解调信号的信息控制反射模块进行光反射操作，所述反射模块用于以第二入射角反射带有确认第一车辆识别唯一标识的反射光信号、并将所述反射光信号发送至第二光电转换模块； 

所述光信号接收端包括依次相连的第二光电转换模块、以及第二解调模块；

所述第二光电转换模块用于接收所述反射模块的发射光信号并将处理后的带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号转换为第二电信号；所述第二解调模块用于将所述第二光电转换模块输出的第二电信号进行解调得到第二解调信号；

所述收费服务器端包括停车费用计算模块；

所述停车费用计算模块用于根据所述第二解调信号的信息计算用户的停车费用。

3.根据权利要求2所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其特征在于，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间。

4.根据权利要求1所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其特征在于，所述第二入射角与第一入射角相等。

5.根据权利要求2所述的停车场收费系统，其特征在于，所述反射模块中包含反射镜，所述反射镜前还包含一铁电液晶快门。

6.根据权利要求5所述的基于可见光双向通讯的停车场收费系统，其特征在于，所述微控制器模块通过控制铁电液晶快门的开关来控制反射镜进行光反射操作，当所述铁电液晶快门的开关为打开状态时，则反射光，当所述铁电液晶快门的开关为关闭状态时，则不反射光。

7.一种如权利要求1所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、预先在停车场入口处安装一LED光源装置，并在车辆挡风玻璃处安装带有第一车辆识别唯一标识的LED光反射器；

B、车辆驶入/驶离停车场入口时，LED光源装置以第一入射角发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，LED光反射器接收所述LED光信号，并将带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号以第二入射角进行反射，所述第二入射角与第一入射角相等；

C、LED光源装置接收并处理带有确认第一车辆识别唯一标识的LED光信号，同时向收费服务系统发射带有当前时间的第二车辆识别唯一标识的光信号；

D、收费服务系统接收所述LED光源装置发送的光信号，并根据所述光信号的信息对用户的停车费用进行计算。

8.根据权利要求7所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其特征在于，所述第一车辆识别唯一标识包括用户名、车牌号和用户余额；所述第二车辆识别唯一标识包括车牌号、驶入停车场时间和驶出停车场时间。

9.根据权利要求7所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

B1、当车辆驶入停车产场入口时，LED光源装置发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶入停车场时间；

B2、当车辆驶离停车产场入口时，LED光源装置再次发射用于识别用户车辆信息的LED光信号，并在接收到LED光反射器反射的带有确认第一车辆识别唯一标识的光信号后记录用户的驶出停车场时间。

10.根据权利要求9所述的基于可见光双向通讯的停车场收费方法，其特征在于，所述步骤D还包括：根据所述驶入停车场时间和驶出停车场时间并结合停车场收费规则计算用户的停车费用。