CN110267221B - 基于物联网的无线电子收费系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的无线电子收费系统，用于对包括至少4个无线AP的加油站进行漫游，所述AP为加油站提供物联网通信服务，所述结算信息漫游路径由多段子路径组成且每段子路径包括至少1个无线AP，该系统包括：扫描单元，用于在加油过程中以无线方式扫描待加油车辆的ETC卡；预测与分析单元，用于结算信息漫游路径预测和分析；结算单元，用于生成结算信息漫游路径，完成结算。

Description

基于物联网的无线电子收费系统

技术领域

本发明属于计算机通信技术领域，具体涉及一种基于物联网的无线电子收费系统。

背景技术

现有加油站多数是通过人工收费的。这种方式效率低且容易出错，对加油站的运营成本也造成严重挑战。现有技术中，申请号为CN201380063402.X的发明专利申请公开了一种处理交易的方法包括接收站点位置代码。从数据库接收与所接收的站点位置代码相对应的站点配置信息。该信息包括更多产品记录，每个与可预约产品或不可预约产品相对应。接收所检索的信息中的产品记录中的一个或多个产品记录的选择。如果任何所选产品记录与可预约产品相对应，则产生预约命令。该命令请求所选可预约产品的预约。一种选择产品的方法包括接收位置输入并用其来确定站点位置代码。传送该站点位置代码，并且接收一个或多个产品记录。呈现所接收的产品记录中的一个或多个产品记录的表示，并且接收产品的选择。传送该选择的指示。申请号为CN201510159234.5的中国发明专利申请公开了一种加油站费用支付方法，包括：油站信息管理单元根据用户与油站的交易信息生成唯一代码并存储；用户终端从油站信息管理单元读取唯一代码并发送至支付中心；支付中心根据唯一代码向油站信息管理单元发送调取唯一代码表征的详细交易信息的请求，油站信息管理单元根据该请求以预定的方式将该详细交易信息发送至支付中心，支付中心将该详细交易信息发送至用户终端请求确认，并根据经用户终端确认后的结果信息完成支付，并将支付完成结果传送至油站信息管理单元。

然而，上述现有技术采用的通信信令技术复杂，在物联网带宽有限的当下其联通效率和结算成功率都不高。

发明内容

鉴于以上分析，本发明的主要目的在于提供一种提高结算效率的基于物联网的无线电子收费系统，用于对包括至少4个无线AP的加油站进行漫游，所述AP为加油站提供物联网通信服务，结算信息的漫游路径由多段子路径组成且每段子路径包括至少1个无线AP，该系统包括：

扫描单元，用于在加油过程中以无线方式扫描待加油车辆的ETC卡；

预测与分析单元，用于结算信息的漫游路径预测和分析；

结算单元，用于生成结算信息的漫游路径，完成结算。

进一步地，所述扫描单元包括：

射频读取子单元，用于在待加油车加油期间，通过射频方式读取待加油车上的ETC信息；

平均速度检测与计算子单元，用于待加油车加油完毕后，通过速度检测仪记录待加油车从加油机位置开始离开加油站的速度并累计得到平均速度。

进一步地，所述预测与分析单元包括：

拟漫游区域确定子单元，用于以待加油车当前位置与目标位置之间的几何直线段为半径，确定一个圆形区域，令该区域为拟漫游区域；

网格划分因子确定子单元，用于在所述拟漫游区域内选择一条从待加油车当前位置到目标位置之间的道路路径T，令该路径中各个无线AP所在的位置为定位点Pi，其中T＝P1->…->Pn，i＝1，…，n，n为大于1的自然数且表示路径T中的无线AP总数；利用与该路径T上的各个定位点按照路径T上的先后顺序每三个分成一组，计算每组定位点中位于路径T上的先后顺序中的首末两个定位点之间的几何直线距离作为预设半径值；利用所述每组3个定位点中的中间的定位点最近的AP所在的位置为圆心、所述预设半径值作为半径，对拟漫游区域内进行圆形网格划分从而将该拟漫游区域划分为多个漫游备选网格，各个漫游备选网格彼此之间存在交叉的点，令这些交叉的点为相交点，所述相交点构成相交点集合；通过如下迭代得到网格划分因子的计算值：

其中，Q定义为网格划分因子，d_ij表示由以相交点i为起点以相交点j为终点的路径权重，m表示整个路径网络中路径的权重之和，

表示以相交点i为起点的所有路径的权重之和，

表示以相交点j为终点的所有路径的权重之和，C_i表示相交点i被划分到的漫游备选网格，C_j表示相交点j被划分到的漫游备选网格，如果相交点i和相交点j被划分到同一个漫游备选网格，δ(C_i，C_j)的值取为1，否则δ(C_i，C_j)的值为0。

进一步地，所述预测与分析单元还包括：

迭代子单元，用于若上述得到的网格划分因子的计算值大于n/m的比值的上整数，则沿着所述路径T向目标位置方向将所述网格划分因子确定子单元中确定的各个漫游备选网格的圆心移动到距离原来的圆心距离次近的AP的位置，从而重新进行漫游备选网格的划分，再次经过所述网格划分因子确定子单元的迭代，直到得到的网格划分因子的计算值小于或等于

的比值的上整数；

第一删除子单元，用于根据各个漫游备选网格的面积的平均值与待加油车的平均速度得到待加油车行驶的时间界限，如果某一相交点到起点的时间超过该时间界限，则从待搜索相交点集合中将该相交点删除；

第二删除子单元，用于重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元和所述第一删除子单元的操作，直到没有所述第一删除子单元中的删除出现为止；

界限区域集合确定子单元，用于将各个漫游备选网格中未出现被删除的相交点的漫游备选网格组成界限区域集合，而该界限区域集合之外的漫游备选网格在道路在结算信息的漫游路径的规划中不作考虑；

途经点确定子单元，用于：

进行理想途经点Q的选择：获取待加油车辆的实时速度V，利用加油车辆当前位置点与目标位置点这两点的欧式距离除以该实时速度来描述加油车辆的行驶状态，计算公式为：

其中，h′(n)表示途经点Q到目标位置的行驶时间估计，d(n)为当前位置点与目标位置点之间的欧式距离；

计算从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，同时计算所述途经点到目标位置点的行程时间估计，将两者相加可得：

t′(n)＝g(n)+h′(n)

其中t′(n)表示从当前位置到目标位置的最小时间预估值，g(n)表示从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，g(n)可由理想路况下待加油车的已行驶时间确定，当计算得到的t′(n)最小时，可以认为点Q为所要选择的途经点；

判断子单元，用于在时间t’(n)大于预设阈值时，更改路径T并重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元、所述第一删除子单元、所述第二删除子单元、所述界限区域集合确定子单元、所述途经点确定子单元的操作，直到得到的t’(n)小于预设阈值为止。

本发明的技术方案具有以下优点：

在具有4个以上有效信号面积为20平方米的AP才能覆盖的加油站，能够在尽可能节省带宽的条件下，满足进入到加油站的汽车使用其无线WiFi的同时不影响加油费用的结算，其通过对自定义的网格进行筛选的方式重新定义结算信息的漫游路径(或称“路由路径”)，大大降低了对于AP资源的无效路由信息对结算时长的浪费，增强了用户进入加油站后使用加油站的AP构成的WiFi进行娱乐的同时完成快捷无线结算的用户体验。

附图说明

附图1为本发明基于物联网的无线电子收费系统的组成框图。

具体实施方式

一种基于物联网的无线电子收费系统，用于对包括至少4个无线AP的加油站进行漫游，所述AP为加油站提供物联网通信服务，结算信息的漫游路径由多段子路径组成且每段子路径包括至少1个无线AP，该系统包括：

扫描单元，用于在加油过程中以无线方式扫描待加油车辆的ETC卡；

预测与分析单元，用于结算信息的漫游路径预测和分析；

结算单元，用于生成结算信息的漫游路径，完成结算。

优选地，所述扫描单元包括：

射频读取子单元，用于在待加油车加油期间，通过射频方式读取待加油车上的ETC信息；

平均速度检测与计算子单元，用于待加油车加油完毕后，通过速度检测仪记录待加油车从加油机位置开始离开加油站的速度并累计得到平均速度。

优选地，所述预测与分析单元包括：

拟漫游区域确定子单元，用于以待加油车当前位置与目标位置之间的几何直线段为半径，确定一个圆形区域，令该区域为拟漫游区域；

网格划分因子确定子单元，用于在所述拟漫游区域内选择一条从待加油车当前位置到目标位置之间的道路路径T，令该路径中各个无线AP所在的位置为定位点Pi，其中T＝P1->…->Pn，i＝1，…，n，n为大于1的自然数且表示路径T中的无线AP总数；利用与该路径T上的各个定位点按照路径T上的先后顺序每三个分成一组，计算每组定位点中位于路径T上的先后顺序中的首末两个定位点之间的几何直线距离作为预设半径值；利用所述每组3个定位点中的中间的定位点最近的AP所在的位置为圆心、所述预设半径值作为半径，对拟漫游区域内进行圆形网格划分从而将该拟漫游区域划分为多个漫游备选网格，各个漫游备选网格彼此之间存在交叉的点，令这些交叉的点为相交点，所述相交点构成相交点集合；通过如下迭代得到网格划分因子的计算值：

其中，Q定义为网格划分因子，d_ij表示由以相交点i为起点以相交点j为终点的路径权重，m表示整个路径网络中路径的权重之和，

表示以相交点i为起点的所有路径的权重之和，

表示以相交点j为终点的所有路径的权重之和，C_i表示相交点i被划分到的漫游备选网格，C_j表示相交点j被划分到的漫游备选网格，如果相交点i和相交点j被划分到同一个漫游备选网格，δ(C_i，C_j)的值取为1，否则δ(C_i，C_j)的值为0。

优选地，所述预测与分析单元还包括：

迭代子单元，用于若上述得到的网格划分因子的计算值大于n/m的比值的上整数，则沿着所述路径T向目标位置方向将所述网格划分因子确定子单元中确定的各个漫游备选网格的圆心移动到距离原来的圆心距离次近的AP的位置，从而重新进行漫游备选网格的划分，再次经过所述网格划分因子确定子单元的迭代，直到得到的网格划分因子的计算值小于或等于

的比值的上整数；

第一删除子单元，用于根据各个漫游备选网格的面积的平均值与待加油车的平均速度得到待加油车行驶的时间界限，如果某一相交点到起点的时间超过该时间界限，则从待搜索相交点集合中将该相交点删除；

第二删除子单元，用于重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元和所述第一删除子单元的操作，直到没有所述第一删除子单元中的删除出现为止；

界限区域集合确定子单元，用于将各个漫游备选网格中未出现被删除的相交点的漫游备选网格组成界限区域集合，而该界限区域集合之外的漫游备选网格在道路在结算信息的漫游路径的规划中不作考虑；

途经点确定子单元，用于：

进行理想途经点Q的选择：获取待加油车辆的实时速度V，利用加油车辆当前位置点与目标位置点这两点的欧式距离除以该实时速度来描述加油车辆的行驶状态，计算公式为：

其中，h′(n)表示途经点Q到目标位置的行驶时间估计，d(n)为当前位置点与目标位置点之间的欧式距离；

计算从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，同时计算所述途经点到目标位置点的行程时间估计，将两者相加可得：

t′(n)＝g(n)+h′(n)

其中t′(n)表示从当前位置到目标位置的最小时间预估值，g(n)表示从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，g(n)可由理想路况下待加油车的已行驶时间确定，当计算得到的t′(n)最小时，可以认为点Q为所要选择的途经点；

判断子单元，用于在时间t’(n)大于预设阈值时，更改路径T并重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元、所述第一删除子单元、所述第二删除子单元、所述界限区域集合确定子单元、所述途经点确定子单元的操作，直到得到的t’(n)小于预设阈值为止。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于物联网的无线电子收费系统，用于对包括至少4个无线AP的加油站进行漫游，所述AP为加油站提供物联网通信服务，结算信息的漫游路径由多段子路径组成且每段子路径包括至少1个无线AP，该系统包括：

扫描单元，用于在加油过程中以无线方式扫描待加油车辆的ETC卡；

预测与分析单元，用于结算信息的漫游路径预测和分析；

结算单元，用于生成结算信息的漫游路径，完成结算；

所述扫描单元包括：

射频读取子单元，用于在待加油车加油期间，通过射频方式读取待加油车上的ETC信息；

平均速度检测与计算子单元，用于待加油车加油完毕后，通过速度检测仪记录待加油车从加油机位置开始离开加油站的速度并累计得到平均速度；

其特征在于，所述预测与分析单元包括：

拟漫游区域确定子单元，用于以待加油车当前位置与目标位置之间的几何直线段为半径，确定一个圆形区域，令该区域为拟漫游区域；

网格划分因子确定子单元，用于在所述拟漫游区域内选择一条从待加油车当前位置到目标位置之间的道路路径T，令该路径中各个无线AP所在的位置为定位点Pi，其中T＝P1->…->Pn，i＝1，…，n，n为大于1的自然数且表示路径T中的无线AP总数；利用与该路径T上的各个定位点按照路径T上的先后顺序每三个分成一组，计算每组定位点中位于路径T上的先后顺序中的首末两个定位点之间的几何直线距离作为预设半径值；利用所述每组3个定位点中的中间的定位点最近的AP所在的位置为圆心、所述预设半径值作为半径，对拟漫游区域内进行圆形网格划分从而将该拟漫游区域划分为多个漫游备选网格，各个漫游备选网格彼此之间存在交叉的点，令这些交叉的点为相交点，所述相交点构成相交点集合；通过如下迭代得到网格划分因子的计算值：

其中，Q定义为网格划分因子，d_ij表示由以相交点i为起点以相交点j为终点的路径权重，m表示整个路径网络中路径的权重之和，

表示以相交点i为起点的所有路径的权重之和，

表示以相交点j为终点的所有路径的权重之和，C_i表示相交点i被划分到的漫游备选网格，C_j表示相交点j被划分到的漫游备选网格，如果相交点i和相交点j被划分到同一个漫游备选网格，δ(C_i,C_j)的值取为1，否则δ(C_i,C_j)的值为0；

所述预测与分析单元还包括：

迭代子单元，用于若上述得到的网格划分因子的计算值大于n/m的比值的上整数，则沿着所述路径T向目标位置方向将所述网格划分因子确定子单元中确定的各个漫游备选网格的圆心移动到距离原来的圆心距离次近的AP的位置，从而重新进行漫游备选网格的划分，再次经过所述网格划分因子确定子单元的迭代，直到得到的网格划分因子的计算值小于或等于

的比值的上整数；

第一删除子单元，用于根据各个漫游备选网格的面积的平均值与待加油车的平均速度得到待加油车行驶的时间界限，如果某一相交点到起点的时间超过该时间界限，则从待搜索相交点集合中将该相交点删除；

第二删除子单元，用于重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元和所述第一删除子单元的操作，直到没有所述第一删除子单元中的删除出现为止；

界限区域集合确定子单元，用于将各个漫游备选网格中未出现被删除的相交点的漫游备选网格组成界限区域集合，而该界限区域集合之外的漫游备选网格在道路在结算信息的漫游路径的规划中不作考虑；

途经点确定子单元，用于：

进行理想途经点Q的选择：获取待加油车辆的实时速度V，利用加油车辆当前位置点与目标位置点这两点的欧式距离除以该实时速度来描述加油车辆的行驶状态，计算公式为：

其中，h′(n)表示途经点Q到目标位置的行驶时间估计，d(n)为当前位置点与目标位置点之间的欧式距离；

计算从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，同时计算所述途经点到目标位置点的行程时间估计，将两者相加可得：

t′(n)＝g(n)+h′(n)

其中t′(n)表示从当前位置到目标位置的最小时间预估值，g(n)表示从当前位置到与上述途经点对应的界限区域集合的最小行程时间，g(n)可由理想路况下待加油车的已行驶时间确定，当计算得到的t′(n)最小时，可以认为点Q为所要选择的途经点；

判断子单元，用于在时间t’(n)大于预设阈值时，更改路径T并重复所述网格划分因子确定子单元、所述迭代子单元、所述第一删除子单元、所述第二删除子单元、所述界限区域集合确定子单元、所述途经点确定子单元的操作，直到得到的t’(n)小于预设阈值为止。

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