CN110068837A - 一种高精度北斗和dsrc融合的城市道路收费方法及系统 - Google Patents

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Abstract

高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法及系统，通过在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块的OBU设备，并于城市收费道路上关键点位置布设集成有差分校准模块的RSU设备，OBU设备的北斗卫星定位模块周期性的启动并获取车辆的位置信息。当车辆进入城市收费道路关键点位置时，RSU设备唤醒OBU设备，并读取OBU设备中的定位数据信息；当车辆经过关键点RSU设备时读取OBU设备中的定位数据信息，对车辆的定位数据进行差分校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台；当车辆驶离城市收费道路时，后台计费平台根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。关键点位置布设RSU设备大大降低部署成本。

Description

一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法及系统
技术领域
本发明实施例涉及城市道路收费技术领域，具体涉及一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法及系统。
背景技术
收费公路是通过对公路使用者直接收取车辆通行费来补偿公路建设及维护投资的一种公路基础设施成本回收方式。根据车辆通行费征收方式的不同，收费公路可以划分为开放式和封闭式两类。开放式收费公路也称栅栏式收费，收费站通常设置在公路主线上，车辆按通过次数支付通行费，其中又可分为单向收费和双向收费两种，开放式收费多用于独立桥梁、隧道及非控制出入的道路。封闭式收费公路多用于控制出入的高速公路，车辆用户根据进入和驶出路段的行驶距离支付通行费。
城市道路交通的拥挤是世界各国普遍面临的城市问题之一，日益严重的道路拥挤不仅给人们正常的工作学习和生活带来不便，还导致资源的浪费，影响到居住环境空气质量以及城市的健康快速发展。拥挤收费是实现可持续发展模式下解决城市道路交通的一种方式，现有的基于DSRC城市道路收费由于需沿城市收费道路部署射频单元，导致部署成本过高。亟需一种用于城市道路收费的技术方案。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法及系统，通过OBU设备融合北斗卫星定位模块与RSU设备进行联合精确定位，可有效解决目前城市道路收费面临的收费技术方案部署成本过高的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，包括以下步骤：
在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块的OBU设备，并于城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备；
当所述车辆经过所述关键点RSU设备时，所述关键点RSU设备读取所述OBU设备中的定位数据信息，关键点RSU设备对车辆的定位数据进行差分校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台；
当所述车辆驶离所述城市收费道路时，后台计费平台根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的优选方案，所述OBU设备集成有第一DSRC射频识别单元，所述OBU设备通过所述第一DSRC射频识别单元向所述关键点RSU设备传输定位数据信息文件。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的优选方案，所述关键点RSU设备集成有第二DSRC射频识别单元，所述关键点RSU设备通过所述第二DSRC射频识别单元读取并上传车辆定位数据信息文件。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的优选方案，所述后台计费平台根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的优选方案，所述关键点RSU设备集成有差分校准模块，所述关键点RSU设备对车辆的定位数据进行差分校准并将差分校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的优选方案，RSU设备的北斗卫星定位模块工作方式有两种，周期性启动或持续的处于在线状态。
本发明实施例还提供一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，包括路侧单元、车载单元和后台计费平台，所述路侧单元包括在城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备，所述关键点RSU设备集成有唤醒模块、读取模块和校准模块；所述车载单元包括集成有北斗卫星定位模块的OBU设备；所述后台计费平台包括路径还原模块和扣费模块；
所述唤醒模块用于当车辆经过城市收费道路关键点时唤醒OBU设备；所述读取模块用于读取所述OBU设备中的定位数据信息；所述校准模块用于对车辆的定位数据进行校准并将校准后的精确定位数据信息传至所述后台计费平台；
所述北斗卫星定位模块用于获取所述车辆的定位数据信息；
所述路径还原模块用于当所述车辆驶离所述城市收费道路时根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径；所述扣费模块用于根据还原出的车辆行驶路径执行扣费。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统的优选方案，所述OBU设备集成有第一DSRC射频识别单元，所述OBU设备通过所述第一DSRC射频识别单元向所述关键点RSU设备传输定位数据信息文件。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统的优选方案，所述关键点RSU设备集成有第二DSRC射频识别单元，所述关键点RSU设备通过所述第二DSRC射频识别单元读取并上传车辆定位数据信息文件；校准模块采用差分校准。
作为高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统的优选方案，所述后台计费平台根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备。
本发明实施例具有如下优点：通过在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块的OBU设备，并于城市收费道路上关键点位置布设集成有差分校准模块的RSU设备，当车辆进入城市收费道路时，通过关键点RSU设备唤醒OBU设备，并周期性的启动北斗卫星定位模块获取车辆的定位数据信息；当车辆经过关键点RSU设备时，关键点RSU设备读取OBU设备中的定位数据信息，关键点RSU设备对车辆的定位数据进行校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台；当车辆驶离城市收费道路时，后台计费平台根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。采用本发明技术方案只需在城市收费道路的关键标识点位置部署即可，大大降低系统部署成本，改变传统的基于DSRC城市道路收费和基于车牌识别收费的部署成本高昂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例中提供的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法流程图；
图2为本发明实施例中提供的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法工作流程图；
图3为本发明实施例中提供的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统示意图；
图4为本发明实施例中关键点位置的选取示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
在理解本发明实施例的技术方案时，所涉及的英文缩写的具体含义如下：
OBU：On board Unit，车载单元，与RSU进行通讯的微波装置，内置北斗卫星定位模块，具有周期性记录车辆当前位置的功能；
RSU：Road Side Unit，路侧单元，安装在路侧，与车载单元进行通讯；
DSRC：Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术，高效的无线通信技术，可以实现特定小区域内(通常为数十米)对高速运动下的移动目标的识别和双向通信。
本发明实施例中涉及的“关键点位置”的可以是城市收费道路上具有标识性的位置点，参见图4，比如AB中间是收费道路驶入互通，BC之间是十字路口，CD之间是收费道路驶离互通，其中，A、B、C、D可以作为关键点位置，关键点位置布置优选在城市收费道路的主干道上，方便判断车辆是否进入或经过收费路段，便于进行收费。
参见图1和图2，提供一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，包括以下步骤：
S1：在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块的OBU设备，并于城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备；
S2：当所述车辆经过所述关键点RSU设备时，所述关键点RSU设备读取所述OBU设备中的定位数据信息，关键点RSU设备对车辆的定位数据进行差分校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台；
S3：当所述车辆驶离所述城市收费道路时，后台计费平台根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。
高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的一个实施例中，所述OBU设备集成有第一DSRC射频识别单元，所述OBU设备通过所述第一DSRC射频识别单元向所述关键点RSU设备传输定位数据信息文件。所述关键点RSU设备集成有第二DSRC射频识别单元，所述关键点RSU设备通过所述第二DSRC射频识别单元读取并上传车辆定位数据信息文件。具体的，DSRC作为高效的无线通信技术，可以实现特定小区域内(通常为数十米)对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，特别是本发明实施例的在城市道路上行驶的车辆和布设在道路标识点的RSU设备的双向通信，实时传输图像、语音和数据信息，将车辆和道路有机连接。DSRC工作频段：ISM5.8GHz、915MHz、2.45GHz。通信速率：500kbps/250kbps，能承载大宽带的车载应用信息。具有完善的加密通信机制：支持3DES、RSA算法；高安全性数据传输机制，支持双向认证及加/解密。
高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的一个实施例中，所述后台计费平台根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备。行驶路径的原理是，线是由无数的点形成的，点动成线，现有的测绘技术中，通常绘制地图的过程是首先采集坐标点，然后将坐标点连接起来形成线。故通过车辆定位数据信息确定行驶轨迹是本领域的技术人员知悉的，比如可以借助现有的地理信息系统MapGIS和ArcGIS。
高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法的一个实施例中，RSU设备的北斗卫星定位模块工作方式有两种，周期性启动或持续的处于在线状态。
以下从车辆进入城市道路到离开城市道路进行说明：
以车辆进入城市道路开始，OBU设备的北斗卫星定位模块周期性打开卫星定位接收功能，写入安装OBU设备的车辆当前位置数据，当RSU设备检测到OBU设备时，RSU设备通过DSRC唤醒OBU设备进行通信，读取定位信息数据，并对定位信息进行高精度校准，从而精确还原出车辆的精确位置，并上传至后台计费平台，后台计费平台根据车辆精确位置信息得到车辆精确的行驶路径，并扣除费用。同时下发给RSU设备，RSU设备将扣费信息写入OBU设备，车辆驶离收费城市道路。
参见图3，本发明实施例还提供一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，包括路侧单元1、车载单元2和后台计费平台3，所述路侧单元包括在城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备，所述关键点RSU设备4集成有唤醒模块5、读取模块6和差分校准模块7；所述车载单元2包括集成有北斗卫星定位模块9的OBU设备12；所述后台计费平台3包括路径还原模块10和扣费模块11；
所述唤醒模块5用于当车辆经过城市收费道路关键点时唤醒OBU设备12；所述读取模块6用于读取所述OBU设备12中的定位数据信息；所述差分校准模块7用于对车辆的定位数据进行校准并将校准后的精确定位数据信息传至所述后台计费平台3；
所述北斗卫星定位模块9用于获取所述车辆的定位数据信息；
所述路径还原模块10用于当所述车辆驶离所述城市收费道路时根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径；所述扣费模块11用于根据还原出的车辆行驶路径执行扣费。
高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统的一个实施例中，所述OBU设备12集成有第一DSRC射频识别单元13，所述OBU设备12通过所述第一DSRC射频识别单元13向所述关键点RSU设备4传输定位数据信息文件。所述关键点RSU设备4集成有第二DSRC射频识别单元8，所述关键点RSU设备4通过所述第二DSRC射频识别单元8读取并上传车辆定位数据信息文件。所述后台计费平台3根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备12。
具体的，差分校准是根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行定位观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
本发明实施例通过在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块9的OBU设备12，并于城市收费道路上关键点位置布设集成有差分校准模块7的RSU设备4，当车辆进入城市收费道路时，通过关键点RSU设备唤醒OBU设备12，并周期性的启动北斗卫星定位模块9获取车辆的定位数据信息；当车辆经过关键点RSU设备时，关键点RSU设备读取OBU设备12中的定位数据信息，关键点RSU设备对车辆的定位数据进行校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台3；当车辆驶离城市收费道路时，后台计费平台3根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。采用本发明技术方案只需在城市收费道路的关键标识点位置部署即可，大大降低系统部署成本，改变传统的基于DSRC城市道路收费和基于车牌识别收费的部署成本高昂的问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，包括以下步骤：
在车辆上配置集成有北斗卫星定位模块的OBU设备，并于城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备；
当所述车辆经过所述关键点RSU设备时，所述关键点RSU设备读取所述OBU设备中的定位数据信息，关键点RSU设备对车辆的定位数据进行差分校准并将校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台；
当所述车辆驶离所述城市收费道路时，后台计费平台根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径并执行扣费。
2.根据权利要求1所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，所述OBU设备集成有第一DSRC射频识别单元，所述OBU设备通过所述第一DSRC射频识别单元向所述关键点RSU设备传输定位数据信息文件。
3.根据权利要求1所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，所述关键点RSU设备集成有第二DSRC射频识别单元，所述关键点RSU设备通过所述第二DSRC射频识别单元读取并上传车辆定位数据信息文件。
4.根据权利要求1所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，所述后台计费平台根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备。
5.根据权利要求1所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，所述关键点RSU设备集成有差分校准模块，所述关键点RSU设备对车辆的定位数据进行差分校准并将差分校准后的精确定位数据信息传至后台计费平台。
6.根据权利要求1所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费方法，其特征在于，所述关键点RSU设备的北斗卫星定位模块工作方式有两种：周期性启动或持续的处于在线状态。
7.一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，其特征在于，包括路侧单元、车载单元和后台计费平台，所述路侧单元包括在城市收费道路的关键点位置部署关键点RSU设备，所述关键点RSU设备集成有唤醒模块、读取模块和校准模块；所述车载单元包括集成有北斗卫星定位模块的OBU设备；所述后台计费平台包括路径还原模块和扣费模块；
所述唤醒模块用于当车辆经过城市收费道路关键点时唤醒OBU设备；所述读取模块用于读取所述OBU设备中的定位数据信息；所述校准模块用于对车辆的定位数据进行校准并将校准后的精确定位数据信息传至所述后台计费平台；
所述北斗卫星定位模块用于获取所述车辆的定位数据信息；
所述路径还原模块用于当所述车辆驶离所述城市收费道路时根据得到的车辆精确定位数据信息还原出车辆行驶路径；所述扣费模块用于根据还原出的车辆行驶路径执行扣费。
8.根据权利要求7所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，其特征在于，所述OBU设备集成有第一DSRC射频识别单元，所述OBU设备通过所述第一DSRC射频识别单元向所述关键点RSU设备传输定位数据信息文件。
9.根据权利要求7所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，其特征在于，所述关键点RSU设备集成有第二DSRC射频识别单元，所述关键点RSU设备通过所述第二DSRC射频识别单元读取并上传车辆定位数据信息文件；所述校准模块采用差分校准。
10.根据权利要求7所述的一种高精度北斗和DSRC融合的城市道路收费系统，其特征在于，所述后台计费平台根据车辆精确定位数据信息得到车辆精确的行驶路径并扣除费用，同时将费用扣除信息下发给所述关键点RSU设备，关键点RSU设备将扣费信息写入OBU设备。
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