CN108806006A - 一种基于北斗高精度的收费管理云平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于北斗高精度的收费管理云平台，由车载北斗定位平台和高速公路服务云平台组成，其中车载北斗定位平台包括北斗高精度车载智能终端和高精度地图服务系统；高速公路服务云平台包括用户管理模块、数据接收模块、数据处理模块、态势展示模块及云平台后台服务器组成；通过车载北斗定位平台集成车载北斗定位信息，确认车辆通行高速公路轨迹信息，从而高速公路服务云平台实现按实际路径计算高速公路通行费。本发明实现高速公路服务收费云平台和北斗定位系统的集成方案，通过北斗高精度在兼容性自由流收费中作用，提升高速公路通行能力，提高用户的出行体验。

Description

一种基于北斗高精度的收费管理云平台

技术领域

本发明涉及高速公路管理收费的技术领域，具体涉及一种基于北斗高精度的收费管理云平台。

背景技术

目前，我国高速公路主要使用人工半自动收费(Manual Toll CollectionSystem,MTC)和电子不停车收费(Electronic Toll Collection,ETC)混合应用模式，其中ETC技术的应用有效提升了高速公路通行效率。但目前采用的ETC收费模式并未根本解决电子收费带来的车辆行驶路径不明、拆分结算不清等问题。我国自主的北斗卫星导航系统建设日益完善，自主建设的北斗地基增强系统，可实现实时的厘米级/车道级高精度定位服务，为利用卫星定位技术实现高速公路自由流收费提供了良好契机。

发明内容

本发明的目的在于解决高速公路ETC收费所带来的行驶路径不明、拆分结算不清等问题，提高用户的出行体验，利用北斗高精度定位技术与收费管理云平台技术相结合方式实现高速公路不停车收费。

为实现上述目的本发明的技术方案如下：

一种基于北斗高精度的收费管理云平台，由车载北斗定位平台和高速公路服务云平台组成，其中车载北斗定位平台包括北斗高精度车载智能终端和高精度地图服务系统；高速公路服务云平台包括用户管理模块、数据接收模块、数据处理模块、态势展示模块及云平台后台服务器组成；通过车载北斗定位平台集成车载北斗定位信息，确认车辆通行高速公路轨迹信息，从而高速公路服务云平台实现按实际路径计算高速公路通行费。

其中，北斗高精度车载智能终端用于实现北斗/GNSS原始观测数据采集和高精度差分信息接收，北斗实时高精度定位解算；实现车道判断与位置上传，为高速公路服务云平台提供车辆可靠的位置信息；需要内置收费站、路径识别点固定坐标点，用于即时报送坐标信息，详细需要包括入口收费站信息、车辆信息、路径标识点信息与出口收费站信息。

其中，高精度地图服务系统用于支持高精度地图的制作、控制点测量、地图坐标纠正、地图显示、车辆历史轨迹与实时位置显示，并且支持传统地图显示。向高速公路服务云平台输入车辆位置、车辆类型和车辆所有人信息，输出地图图形信息。向北斗高精度车载智能终端输入车辆位置信息，输出车辆所处车道编号。

其中，用户管理模块：自由流用户的管理，包括注册、注销、信用评估、欠费报警；自由流用户注册信息的检核；自由流数据管理功能，完成各类信息的存储、查询、统计分析、报表生成；

数据接收功能模块：能够接收北斗高精度车载智能终端发送的定位时间、高精度位置、车速、方位角信息；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的车辆注册信息，包括北斗高精度车载智能终端ID号、车牌号、发动机号、车架号、车辆所有人姓名、联系方式；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的高速公路出入口编号和车道编号信息；

数据处理功能模块：根据车辆的高精度位置信息和高速公路出入点坐标信息计算出车辆在高速公路上的出入地点和行驶里程；根据车辆行驶路径完成计费和清分结算；

数据发送模块：能够向收费云平台后台服务器发送车辆位置、车牌号、车辆所有人姓名、联系方式、高速公路出入口编号、车道编号、计费结果信息；

态势展示模块：完成车辆的定位时间、高精度位置、车速、北斗高精度车载智能终端ID号、车辆牌照、车辆所有人、车型等信息在高精度地图上的标绘显示；实现车辆的轨迹回放、路径查询、清分计费金额查询显示功能；完成系统软硬件运行状态、基准站运行状态的监控和显示；

云平台后台服务器：接收车辆位置信息、高速出入点、驶入点车道、计费信息；后台可输出车辆位置信息，包括定位时间、高精度位置、车速、方位角；车辆行驶信息，包括高速公路驶入点及车道、岔路标识点、驶出点及车道；计费信息，包括车辆应缴费金额，各路段清分结算金额。

本发明的原理在于：

为了验证北斗高精度在兼容性自由流收费中作用，提高用户的出行体验，本发明一种基于北斗高精度的收费管理云平台，由车载北斗定位平台和高速公路服务云平台集成而成，车载北斗定位平台与高速公路服务云平台由接口连接。系统通过集成车载北斗定位信息，确认车辆通行高速公路轨迹信息，从而实现按实际路径计算高速公路通行费。因高速公路收费服务云平台车辆通行费的计算依赖出、入口收费站信息、路径信息，通过正确获取车辆行驶轨迹信息并结合车型、费率区间实现通行费计算，故车载北斗定位平台和高速公路服务云平台必须具有统一标准的高速公路空间信息，包括入口收费站、入口车道、路径识别点、出口收费站、出口车道。北斗高精度车载智能终端需要内置存储高速路的相关信息，包括(但不局限于)收费站、路径识别点的固坐标，用于即时报送坐标信息。高精度地图服务系统必须能保证向高速公路服务云平台输入车辆位置、车辆类型和车辆所有人信息，输出地图图形信息。本发明规划高速公路服务收费云平台和北斗定位系统的集成方案，高速公路服务云平台集成北斗高精度定位，确认车辆通行高速公路轨迹，实现按实际路径计算高速公路通行费业务。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明将北斗高精度定位技术、收费管理云平台技术以及北斗高精度车载智能终端应用集成化，为车主提供一套在高速公路上不停车自动付款的系统服务，不仅解决了ETC高速公路收费方式带来的行驶路径不明、拆分结算不清等问题，同时还提高了高速公路收费站的管理效率，缩短了停车延误时间，提高高速公路的通信效率，优化高速公路的交通管制系统。

附图说明

图1是本发明北斗高精度收费结算云平台组成图。

图2是本发明实施例系统工作流程示意图。

图3是本发明实施例系统中北斗高精度车载智能终端工作示意图。

图4是本发明实施例系统中业务流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，基于北斗高精度的收费管理云平台由车载北斗定位平台和高速公路服务云平台组成。其中车载北斗定位平台包括北斗高精度车载智能终端和高精度地图服务系统。高速公路服务云平台包括用户管理模块、数据接收模块、数据处理模块、态势展示模块及云平台后台服务器组成。

如图2所示，一种基于北斗高精度收费管理云平台工作流程及各部分功能详细介绍如下：

车载北斗定位平台组成及功能如下：

北斗高精度车载智能终端：实现北斗/GNSS原始观测数据采集和高精度差分信息接收，北斗实时高精度定位解算；实现车道判断与位置上传，为高速公路服务云平台提供车辆可靠的位置信息；支持4G/LTE-V、蓝牙、WIFI通信，设有串口和蓝牙用于信息交互，作为北斗高精度车载智能终端显示的输入媒介。需要内置收费站、路径识别点固定坐标点，用于即时报送坐标信息，详细需要包括入口收费站信息(包括基准坐标点信息、车辆行驶方向、车牌号、入口车道编码)、车辆信息(包括车道编号、车牌号、车辆行驶方向、车辆基准坐标、车辆颜色)、路径标识点信息(包括识别标识点坐标、基准坐标点信息)与出口收费站信息(包括出口车道、车牌号、车辆行驶方向、基准坐标点信息)。

高精度地图服务系统：支持高精度地图的制作、控制点测量、地图坐标纠正、地图显示、车辆历史轨迹与实时位置显示，并且支持传统地图显示。向高速公路服务云平台输入车辆位置、车辆类型和车辆所有人信息，输出地图图形信息。向北斗高精度车载智能终端输入车辆位置信息，输出车辆所处车道编号。

高速公路服务云平台组成及功能如下：

用户管理模块：自由流用户的管理，包括注册、注销、信用评估、欠费报警等；自由流用户注册信息的检核；自由流数据管理功能，完成各类信息的存储、查询、统计分析、报表生成等。

数据接收功能模块：能够接收北斗高精度车载智能终端发送的定位时间、高精度位置、车速、方位角等信息；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的车辆注册信息，包括北斗高精度车载智能终端ID号、车牌号、发动机号、车架号、车辆所有人姓名、联系方式等；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的高速公路出入口编号和车道编号信息。

数据处理功能模块：根据车辆的高精度位置信息和高速公路出入点坐标信息计算出车辆在高速公路上的出入地点和行驶里程；根据车辆行驶路径完成计费和清分结算。

数据发送模块：能够向收费云平台后台服务器发送车辆位置、车牌号、车辆所有人姓名、联系方式、高速公路出入口编号、车道编号、计费结果等信息。

态势展示模块：完成车辆的定位时间、高精度位置、车速、北斗高精度车载智能终端ID号、车辆牌照、车辆所有人、车型等信息在高精度地图上的标绘显示；实现车辆的轨迹回放、路径查询、清分计费金额查询显示等功能；完成系统软硬件运行状态、基准站运行状态的监控和显示。

云平台后台服务器：接收车辆位置信息、高速出入点、驶入点车道、计费信息。后台可输出车辆位置信息，包括定位时间(年-月-日-时-分-秒-毫秒)、高精度位置(X、Y、Z、高程)、车速、方位角；车辆行驶信息，包括高速公路驶入点及车道、岔路标识点、驶出点及车道；计费信息，包括车辆应缴费金额，各路段清分结算金额等。云平台服务器采用北斗时作为精密时间管理基准。

如图3所示，北斗高精度车载智能终端工作示意图，北斗高精度车载智能终端与云平台之间通过4G进行信息交互。工作原理如下：

步骤1：事先将区域内所有高速收费站信息(收费站ID，收费站位置，收费站所属所有自由流闸口位置信息)存储在北斗高精度车载智能终端；

步骤2：北斗高精度车载智能终端全程通过4G信号接收基准站差分数据实现分米级北斗RTK定位；

步骤3：进入收费站500米范围内，通讯模块自动切换至低延迟的LTE-V通信，和位于收费站的LTE-V基站实现通信，保持RTK差分数据的输入；

步骤4：北斗高精度车载智能终端根据内部存储的闸口信息识别出将要通过的闸口之后(提前量待定，需要保证在杆前1s之前(最大30米)接收到数据)通过LTE-V向云端以10Hz发送通过请求，通过请求数据包内包含车辆ID信息(车牌)，闸口和收费站ID，车辆与闸口之间距离、车辆速度；

步骤5：云端接收到该车辆通过请求信息，通过身份验证、完成计费，通知闸机抬杆(步骤4和5需在800ms内完成)，车过之后闸机自动落杆。

如图4所示，一种基于北斗高精度收费管理云平台业务流程主要分三部分：入口收费标记业务、路径识别点标记业务、出口收费标记业务，各部分业务详细流程如下：

入口收费标记业务：

步骤1：距离入口收费站200米，车载北斗定位平台将收费站、车牌号信息发送到高速公路收费服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)进行准入验证；

步骤2：车辆进入车道，车载北斗定位平台将车道编码、车牌号信息发送到高速公路服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)形成入口标记流水并通知车道软件打开栏杆机；

步骤3：车辆进入高速公路50米，车载北斗定位平台将收费站、车牌号信息发送到高速公路收费服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)进行已进入确认。

路径识别点标记业务：

车辆进入路径识别点，车载北斗定位平台将路径识别点、车牌号发送到高速公路服务云平台(需确定路径识别点坐标和车辆行驶方向)。

出口收费标记业务：

步骤1：距离出口收费站200米，车载北斗定位平台将收费站、车牌号信息发送到高速公路服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)进行通行费计算，形成待出交易流水；

步骤2：车辆进入车道，车载北斗定位平台将车道编码、车牌号信息发送到高速公路服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)确认出口交易流水并通知车道软件打开栏杆机；

步骤3：车辆离开高速公路50米，车载北斗定位平台将收费站、车牌号信息发送到高速公路收费服务云平台(需确定基准坐标点和车辆行驶方向)进行已离开确认。

Claims (4)

1.一种基于北斗高精度的收费管理云平台，其特征在于：由车载北斗定位平台和高速公路服务云平台组成，其中车载北斗定位平台包括北斗高精度车载智能终端和高精度地图服务系统；高速公路服务云平台包括用户管理模块、数据接收模块、数据处理模块、态势展示模块及云平台后台服务器组成；通过车载北斗定位平台集成车载北斗定位信息，确认车辆通行高速公路轨迹信息，从而高速公路服务云平台实现按实际路径计算高速公路通行费。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度的收费管理云平台，其特征在于：北斗高精度车载智能终端用于实现北斗/GNSS原始观测数据采集和高精度差分信息接收，北斗实时高精度定位解算；实现车道判断与位置上传，为高速公路服务云平台提供车辆可靠的位置信息；需要内置收费站、路径识别点固定坐标点，用于即时报送坐标信息，详细需要包括入口收费站信息、车辆信息、路径标识点信息与出口收费站信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度的收费管理云平台，其特征在于：高精度地图服务系统用于支持高精度地图的制作、控制点测量、地图坐标纠正、地图显示、车辆历史轨迹与实时位置显示，并且支持传统地图显示；向高速公路服务云平台输入车辆位置、车辆类型和车辆所有人信息，输出地图图形信息；向北斗高精度车载智能终端输入车辆位置信息，输出车辆所处车道编号。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度的收费管理云平台，其特征在于：用户管理模块：自由流用户的管理，包括注册、注销、信用评估、欠费报警；自由流用户注册信息的检核；自由流数据管理功能，完成各类信息的存储、查询、统计分析、报表生成；

数据接收功能模块：能够接收北斗高精度车载智能终端发送的定位时间、高精度位置、车速、方位角信息；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的车辆注册信息，包括北斗高精度车载智能终端ID号、车牌号、发动机号、车架号、车辆所有人姓名、联系方式；能够接收北斗高精度车载智能终端发送的高速公路出入口编号和车道编号信息；

数据处理功能模块：根据车辆的高精度位置信息和高速公路出入点坐标信息计算出车辆在高速公路上的出入地点和行驶里程；根据车辆行驶路径完成计费和清分结算；

数据发送模块：能够向收费云平台后台服务器发送车辆位置、车牌号、车辆所有人姓名、联系方式、高速公路出入口编号、车道编号、计费结果信息；

态势展示模块：完成车辆的定位时间、高精度位置、车速、北斗高精度车载智能终端ID号、车辆牌照、车辆所有人、车型等信息在高精度地图上的标绘显示；实现车辆的轨迹回放、路径查询、清分计费金额查询显示功能；完成系统软硬件运行状态、基准站运行状态的监控和显示；

云平台后台服务器：接收车辆位置信息、高速出入点、驶入点车道、计费信息；后台可输出车辆位置信息，包括定位时间、高精度位置、车速、方位角；车辆行驶信息，包括高速公路驶入点及车道、岔路标识点、驶出点及车道；计费信息，包括车辆应缴费金额，各路段清分结算金额。