CN104966326A - 一种etc车辆的收费方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ETC车辆的收费方法，包括：中心控制单元在预设路段上发送广播消息；每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；车载单元接收到所述确认建立链路帧时，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；中心控制单元判断所述车辆信息是否正确，确认后生成认证证书，并向所述车载单元发送所述认证证书；车载单元对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易。本发明公开了一种ETC车辆的收费系统，包括中心控制单元及至少一个车载单元。本发明能够扩大交易区域，提高通行速率。

Description

一种ETC车辆的收费方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种ETC车辆的收费方法及系统。

背景技术

随着智能交通的不断发展，电子不停车收费系统(Electronic TollCollection，简称ETC)的应用越来越广泛，ETC全国联网在国家的大力推动下已逐步执行，通行效率也不断提高。ETC涉及射频技术、电子技术、计算机通信和网络技术、信息技术、传感技术等高新技术领域，ETC是为提高车辆通行效率、保护环境为目的，而实现不停车自动收费的装置。

当前ETC通道主要使用5.8GHz频段的专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communications，简称DSRC)，由于DSRC技术的限制，车辆需要离杆很近时才能抬杆，若增大交易区域则会导致邻道干扰与跟车的问题，影响通行速率的提高。或由于读卡失败，或人工收费用户误闯ETC车道，导致交易失败需要倒车，造成ETC车道堵车等情况。

发明内容

针对现有技术交易区域小、通行速率难以提高的缺陷，本发明提供了一种ETC车辆收费方法及系统。

第一方面，本发明提供了一种ETC车辆的收费方法，该方法包括：

中心控制单元在预设路段上发送广播消息；所述广播消息包括唤醒标识；

每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；所述申请建立链路帧包括车辆标识信息、位置信息及路段标识信息；

中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；所述确认建立链路帧包括车辆标识信息、路段标识信息及状态信息；

车载单元接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；

中心控制单元判断所述车辆信息是否正确，若所述车辆信息正确，则生成认证证书，并向所述车载单元发送所述认证证书；

车载单元接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易，确认进行交易后通知所述中心控制单元以进行收费处理。

优选地，所述每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧消息之前，该方法还包括：

每个车辆的车载单元通过定位模块获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。

优选地，所述根据所述位置信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，包括：

根据所述位置信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域；

若所述车辆处于预设的收费区域，则将状态信息设置为1，若所述车辆不处于预设的收费区域，则将状态信息设置为0。

优选地，所述车载单元接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，还包括：

若所述车辆不处于预设的收费区域，车载单元则释放链路，并重新获取所述车载单元对应车辆的位置信息，并等待唤醒标识。

优选地，所述中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，所述方法还包括：

中心控制单元与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况及所述路段标识信息为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元；

车载单元根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号提示给用户。

优选地，该方法还包括：

车载单元对应的车辆通过车道时，车载单元将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元；

车道控制单元接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。

优选地，所述方法还包括：

中心控制单元根据所述车辆的运行轨迹，进行分段扣费。

第二方面，本发明提供了一种ETC车辆的收费系统，所述系统包括：中心控制单元及至少一个车载单元；所述中心控制单元与所述至少一个车载单元通过无线基站网络连接；

中心控制单元包括第一控制模块及第一安全模块：

第一控制模块，用于在预设路段上发送广播消息；接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；判断所述车辆信息是否正确，并向所述车载单元发送认证证书；

第一安全模块，用于当所述车辆信息正确时，生成认证证书；

车载单元安装于每个车辆上，包括第二控制模块及第二安全模块；

第二控制模块，用于接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；确认进行交易后通知所述中心控制单元以进行收费处理；

第二安全模块，用于接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易。

优选地，所述车载单元还包括定位模块，用于：

获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。

优选地，所述系统还包括多个车道控制单元，每个车道控制单元设置于每个车道口处；

中心控制单元，还用于与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况及所述路段标识信息为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元；

车载单元，还用于根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号通过语音模块提示给用户。

优选地，所述系统还包括路侧单元RSU，所述车载单元通过所述RSU与所述车道控制单元连接；

车载单元，还用于当所述车载单元对应的车辆通过车道时，将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元；

车道控制单元，还用于接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。

由上述技术方案可知，本发明提供一种ETC车辆的收费方法及系统，通过中心控制单元与车载单元进行交互，提前在预设的收费区域进行交易，实现分段扣费，从而有效地提高了ETC车辆通行速率。且收费系统集成度高，能够为用户提供更为便捷的服务。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种ETC车辆的收费方法的流程示意图；

图2是本发明另一实施例提供的一种ETC车辆的收费系统的现场示意图；

图3是本发明另一实施例提供的一种ETC车辆的收费系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的中心控制单元的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的车载单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明一实施例提供的一种ETC车辆的收费方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

S1：中心控制单元在预设路段上发送广播消息；所述广播消息包括唤醒标识。

具体来说，如图2所示，中心控制单元通过无线基站网络在预设路段上发送广播消息。其中，无线基站网络可为433M或zigbee或蓝牙或GPRS或3G网络或4G网络等。广播消息还包括：时间、读卡请求信息、车道信息、厂商标识及加密标识等。

S2：每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；所述申请建立链路帧包括车辆标识信息、位置信息及路段标识信息。

具体来说，每个车辆上都安装有一个车载单元，车载单元通过其内部的无线通信模块接收广播消息，若多个车载单元接收到广播消息时，多个车载单元依次延时发送申请建立链路帧。由于申请建立链路帧中包括车辆标识信息，则申请建立链路帧具有唯一识别性。

S3：中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；所述确认建立链路帧包括车辆标识信息、路段标识信息及状态信息。

其中，状态信息用于标识所述车辆是否处于预设的收费区域。若所述车辆不处于预设的收费区域，则该确认链路帧相当于释放链路帧。

举例来说，若所述车辆处于预设的收费区域，中心控制单元则将状态信息设置为1，若所述车辆不处于预设的收费区域，则将状态信息设置为0。

需要说明的是，确认建立链路帧还包括预约车道口，该预约车道号为中心控制单元根据当前的交通状况为当前需要通过的车辆灵活预先分配的，提高了车道的通行效率。

S4：车载单元接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息。

具体来说，若所述车辆不处于预设的收费区域，车载单元释放链路，并重新获取所述车载单元对应车辆的位置信息，并等待下一次广播消息，即等待唤醒标识。其中，车辆信息可包括：车牌、车载单元MACID、随机数、位置信息队列表、IC卡信息或金融卡信息、ESAM卡信息等。

S5：中心控制单元判断所述车辆信息是否正确，若所述车辆信息正确，则生成认证证书，并向所述车载单元发送所述认证证书。

具体来说，中心控制单元接收到车辆信息时，根据接收到车辆信息的时间顺序建立交易，依次对车辆信息中的位置信息队列表(车辆运行轨迹)进行确认，确认无误时，即该车辆已进入预设的收费区域，则会通过安全模块生成认证证书，并将该认证证书通过无线基站网络发送至车辆对应的车载单元。而若确认有问题时，会向车载单元回复释放链路帧，以使该车载单元释放链路，且该释放链路帧中包括拒绝交易原因。

S6：车载单元接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易，确认进行交易后通知所述中心控制单元以进行收费处理。

具体来说，车载单元接收到认证证书后，会通过安全模块对该认证证书进行验证，以确认是否能够进行交易，若验证通过则进行交易，若能够进行交易则向中心控制单元发送消息，以使中心控制单元进行收费交易。

需要说明的是，中心控制单元进行收费处理具体包括：中心控制单元根据ETC入口收费站和ETC出口收费站之间车辆的运行轨迹，进行分段扣费。

由此可见，收费过程必须通过车载单元与中心控制单元多次交互认证确认后，交易才能完成，确保了交易的安全性。而且该方法保证车辆在进入ETC入口前，车载单元已完成了交易，即实现了对车载单元的预交易，并保证车辆在进入ETC出口前，中心控制单元已实现了分段扣费。

本实施例中，步骤S2之前，该方法还包括：

每个车辆的车载单元通过定位模块获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。

由此可见，车载单元通过定位模块定期获取位置信息，生成了包含车辆运行轨迹的队列表。以使中心控制单元根据该对列表进行分段扣费。

本实施例中，步骤S3中当中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，所述方法还包括如下步骤：

A01：中心控制单元与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况及路段标识信息为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元。

A02：车载单元根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号提示给用户。

具体来说，当车载接收到预约车道号后，会即时以LCD或语音对用户进行提示，根据车道交通状态提供预约车道号能够有效减少ETC车道车多的局面。

则相应地，本实施例中，该方法还包括如下步骤：

B01：车载单元对应的车辆通过车道时，车载单元将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元。

B02：车道控制单元接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。

具体来说，若所述车辆通过的车道对应的车道号为预约车道号，且当前车辆交易成功后，车道控制单元则控制车道栏杆机完成抬杆放行。

由此可见，车辆进入分配的ETC车道口时，只需发送一帧确认信息，无需密钥验证环节，即可成功通过收费站，从而节约了通行时间，提高了通行效率。

本实施例提供了一种ETC车辆的收费方法，通过中心控制单元与车载单元进行交互，提前在预设的收费区域进行交易，实现分段扣费，从而有效地提高了ETC车辆通行速率。且车载单元集成度高，能够为用户提供更为便捷的服务。

如图3所示，为本发明另一实施例提供了一种ETC车辆的收费系统结构示意图，所述系统包括：路侧单元RSU 301、车道控制单元302、中心控制单元303及至少一个车载单元305。中心控制单元303与车载单元305通过无线基站网络304连接。其中：

中心控制单元303主要用于扣费，如图4所示，中心控制单元303包括第一控制模块401及第一安全模块402：

第一控制模块401，用于在预设路段上发送广播消息；接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；判断所述车辆信息是否正确，并向所述车载单元发送认证证书；与所述车载单元进行多次交互，以完成交易，并在交易完成后，释放链路帧。

第一安全模块402，用于当所述车辆信息正确时，生成认证证书。举例来说，第一安全模块402由PSAM卡、IC卡或金融卡等加密卡及相关读卡电路组成，也能由其它实现加密功能的集成电路或算法组成，为后台中心控制系统303与车载单元305实现安全交易的提供保障。

无线基站网络304可以是联通或移动或电信基站网络，也可以是433M或zigbee或蓝牙或WIFI基站网络，此无线基站网络最后连入英特网，作为车载单元305与后台中心控制系统303通信交互的媒介

可理解的是，中心控制单元303还包括数据库，与车道控制单元通过网络连接，以完成数据通信。

车载单元305安装于每个车辆上，如图5所示，车载单元305包括供电模块501、第二安全模块502、第二控制模块503、短程通信模块504、定位模块505、无线通信模块506及人机交互模块507。其中：

第二控制模块502，用于接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；确认进行交易后通知所述中心控制单元进行收费处理。第二控制模块502可由MCU及其它外围电路组成

第二安全模块503，用于接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易。举例来说，第二安全模块503可由ESAM卡、IC卡或金融卡等加密卡及相关读卡电路组成，用来储存安全密钥与用户信息、并实现加解密计算。

供电模块501可以由一次性锂电池或电池与储能元件的任何组合形式或外部电源提供电能，并转换为可用电压，为车载单元的其它模块供电。

短程通信模块504为分立元件搭建的5.8G收发电路或由集成电路实现5.8G收发的电路组成，用于与路侧单元RSU 301进行短程通信交互。

本实施例中，定位模块505，用于：

获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。定位模块505可以是GPS，可以是北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System，BDS)，也可以是其它获取位置信息的装置或系统。

本实施例中，无线通信模块506可以是GPRS，也可以是3G或4G或WIFI或蓝牙或433M等其它通信装置，用来与后台中心控制系统进行通信。

本实施例中，人机交互模块507可由喇叭、麦克、LCD显示屏及其驱动电路组成，也可以由其它声感元件或电路组成，可以用于输出过车提示信息或交互。

本实施例中，所述系统还包括多个车道控制单元302。如图2所示，每个车道控制单元设置于每个车道口处。车道控制系统302用于接收到当前车辆成功交易信息后控制本车道栏杆机完成抬杆放行。

中心控制单元303，还用于与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元；

车载单元305，还用于根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号通过语音模块提示给用户。

本实施例中，车载单元305通过路侧单元RSU 301与车道控制单元302连接；

车载单元305，还用于当所述车载单元对应的车辆通过车道时，将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元；

车道控制单元302，还用于接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。

以上实施方式仅适于说明本公开，而并非对本公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种ETC车辆的收费方法，其特征在于，该方法包括：

中心控制单元在预设路段上发送广播消息；所述广播消息包括唤醒标识；

每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；所述申请建立链路帧包括车辆标识信息、位置信息及路段标识信息；

中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；所述确认建立链路帧包括车辆标识信息、路段标识信息及状态信息；

车载单元接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；

中心控制单元判断所述车辆信息是否正确，若所述车辆信息正确，则生成认证证书，并向所述车载单元发送所述认证证书；

车载单元接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易，确认进行交易后通知所述中心控制单元以进行收费处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个车辆的车载单元接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧消息之前，该方法还包括：

每个车辆的车载单元通过定位模块获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，包括：

根据所述位置信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域；

若所述车辆处于预设的收费区域，则将状态信息设置为1，若所述车辆不处于预设的收费区域，则将状态信息设置为0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车载单元接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，还包括：

若所述车辆不处于预设的收费区域，车载单元则释放链路，并重新获取所述车载单元对应车辆的位置信息，并等待唤醒标识。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心控制单元接收到所述申请建立链路帧时，所述方法还包括：

中心控制单元与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况及所述路段标识信息为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元；

车载单元根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号提示给用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

车载单元对应的车辆通过车道时，车载单元将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元；

车道控制单元接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若所述车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

中心控制单元根据所述车辆的运行轨迹，进行分段扣费。

8.一种ETC车辆的收费系统，其特征在于，所述系统包括：中心控制单元及至少一个车载单元；所述中心控制单元与所述至少一个车载单元通过无线基站网络连接；

中心控制单元包括第一控制模块及第一安全模块：

第一控制模块，用于在预设路段上发送广播消息；接收到所述申请建立链路帧时，根据所述车辆标识信息、位置信息及路段标识信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，生成状态信息，并向所述车载单元发送确认建立链路帧；判断所述车辆信息是否正确，并向所述车载单元发送认证证书；

第一安全模块，用于当所述车辆信息正确时，生成认证证书；

车载单元安装于每个车辆上，包括第二控制模块及第二安全模块；

第二控制模块，用于接收到所述广播消息时，向所述中心控制单元发送申请建立链路帧；接收到所述确认建立链路帧时，根据所述状态信息判断所述车辆是否处于预设的收费区域，若所述车辆处于预设的收费区域，则向所述中心控制单元发送车辆信息；确认进行交易后通知所述中心控制单元以进行收费处理；

第二安全模块，用于接收到所述认证证书时，对所述认证证书进行验证，以确认是否进行交易。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述车载单元还包括定位模块，用于：

获取所述车辆的位置信息，并将所述位置信息存储至队列表中。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多个车道控制单元，每个车道控制单元设置于每个车道口处；

中心控制单元，还用于与多个车道控制单元进行交互，根据车道状况及所述路段标识信息为车辆分配车道，并将车辆对应的车载单元与车道控制单元的对应列表发送至多个车道控制单元及车载单元；

车载单元，还用于根据所述车载单元与车道控制单元的对应列表确认预约车道号，并将所述预约车道号通过语音模块提示给用户。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括路侧单元RSU，所述车载单元通过所述RSU与所述车道控制单元连接；

车载单元，还用于当所述车载单元对应的车辆通过车道时，将确认信息通过路侧单元RSU发送至车道控制单元；

车道控制单元，还用于接收到所述确认信息时，根据车载单元与车道控制单元的对应列表，判断所述车辆通过的车道对应的车道号是否为预约车道号，且当前车辆交易是否成功，若所述车道对应的车道号为预约车道号且当前车辆交易成功则允许所述车辆通过收费站。