CN112530033A - 一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端obu - Google Patents

一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端obu Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU，包括中心平台、一个或一个以上的区域平台、一个或一个以上的路段平台、车道级控制平台、车载端OBU和电子围栏，所述电子围栏是基于公路的物理管理范围和北斗的位置信息而设置的虚拟围栏，所述路段平台与所述车载端OBU完成云端收费，所述中心平台、所述区域平台协同完成所述车载端OBU与多个所述路段平台之间的切换，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法能够实现自由流分段收费，收费主体责任明确；同时能够满足系统升级、扩展的需要，灵活划分电子围栏；同时不影响现有ETC用户，提高服务质量和用户体验感。

Description

一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载 端OBU
技术领域
本发明涉及一种自由流收费，尤其涉及一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU。
背景技术
ETC：( Electronic Toll Collection ) 不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，扣取用户卡上的金额或利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。
OBU：（即On board Unit的缩写），直译就是车载单元的意思，就是采用DSRC（Dedicated Short Range Communication）技术，与RSU进行通讯的微波装置。在ETC系统中，OBU放在车上，路边架设路侧单元（RSU-Road Side Unit），相互之间通过微波进行通讯。车辆高速通过RSU的时候，OBU和RSU之间用微波通讯。
RSU：是Road Side Unit的英文缩写，直译就是路侧单元的意思，是ETC系统中，安装在路侧，采用DSRC（Dedicated Short Range Communication）技术，与车载单元（OBU，OnBoard Unit）进行通讯，实现车辆身份识别，电子扣费的装置。
现有高速公路联网收费系统由部联网中心系统、省联网中心系统、ETC门架系统、收费站（ETC专用车道系统、 ETC/MTC混合车道系统、MTC车道系统）、结算系统、ETC发行系统、客服系统、稽查与信用管理系统、在线密钥管理系统等组成，实现了ETC电子不停车收费、MTC半自动人工收费等功能。
由于ETC门架系统采用自由流模式，在交易失败的情况下只能在收费站出口车道处根据规则进行路径修补，无法精准还原车辆行驶轨迹，从而造成计费偏差，影响用户体验和服务质量。
为了解决现有方法技术的不足，现提供一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，包括中心平台、一个或一个以上的区域平台、一个或一个以上的路段平台、车道级控制平台和车载端OBU，所述路段平台与所述车载端OBU完成云端收费，所述车载端OBU在上级平台的控制下进行所述路段平台之间或所述区域平台之间的切换，所述中心平台、所述区域平台协同完成所述车载端OBU与多个所述路段平台之间的切换。
作为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法的改进，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统还包括电子围栏，所述电子围栏包括公路的物理管理范围信息和北斗的位置信息。
作为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法的改进，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述电子围栏包括路段级电子围栏和区域级电子围栏。
作为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法的改进，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述电子围栏的边界包括路段内的电子围栏边界、路段间的电子围栏边界和区域间的电子围栏边界。
作为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法的改进，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述路段平台的切换方法为：
当车辆行驶在路段内的不同电子围栏时，不需要进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述路段间的电子围栏边界时，需要通过所述区域平台进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述区域间的电子围栏边界时，需要通过所述中心平台进行所述路段平台的切换。
基于现有技术的不足，本发明提供一种所述基于北斗定位轨迹的分段自由流收费的方法，具体步骤包括：
当车辆进入高速公路时，进行ETC入口检测，并通过ETC方式发送指令开启所述车载端OBU；
行驶过程中采用云端分段实时扣费并在所述车载端OBU上汇总显示；
驶出高速公路时，进行ETC出口检测，所述车载端OBU进行本次通行信息及收费总额显示出来并通过ETC方式发送指令或驶出所述电子围栏等关闭所述车载端OBU。
基于现有技术的不足，本发明提供一种车载端OBU，安装于车辆上，包括处理器、ETC模块、北斗模块、无线网络模块和人机界面，所述ETC模块、所述北斗模块、所述无线网络模块和所述人机界面与所述处理器连接。
作为本发明车载端OBU的改进，本发明车载端OBU的所述无线网络模块包括4G/5G模块，所述4G/5G模块用于所述车载端OBU与平台之间的远程数据传输。
作为本发明车载端OBU的改进，本发明所述车载端OBU与平台的连接状态的转换过程包括：当车辆未进入高速公路时，所述车载端OBU与平台处于未连接状态；当车辆进入高速公路收费站入口时，所述车载端OBU与所述路段平台通过所述无线网络模块建立网络连接，同时所述车载端OBU处于与所述车道级控制平台连接；当车辆驶入高速公路后，所述车载端OBU处于与所述路段平台连接状态，经过所述电子围栏边界范围时，需要与所述区域平台或所述中心平台进行协调来完成跨路段网络连接的切换；当车辆进入高速公路收费站出口时，所述车载端OBU保持与所述车道级控制平台连接状态，断开与所述路段平台的连接。
与现有技术相比较，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU具有以下有益效果：由于设有所述电子围栏，同时所述车载端OBU支持双IP连接，基于所述无线网络模块控制的平台切换模式，能够实现所述车载端OBU在不同状态下的连接状态进行切换，从而实现进行自由流分段收费流程，而且系统收费主体责任明确；同时还能够满足系统升级、扩展的需要，所述电子围栏能够灵活划分；所述车载端OBU包括北斗模块，能够实现车辆轨迹精准收费，同时不影响现有ETC用户，提高了服务质量和用户体验感，采用ETC模式对所述车载端OBU进行开启和关闭，充分保护用户的隐私权。
附图说明
图1为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU优选实施例的所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的结构示意图。
图2为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU优选实施例的所述电子围栏组成示意图。
图3为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU优选实施例的分段收费流程图。
图4为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU优选实施例的所述车载端OBU的组成结构图。
图5为本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU优选实施例的所述车载端OBU连接状态转换。
具体实施方式
本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU主要适用于高速公路收费。
参考图1、图2、图3、图4和图5，下文将详细描述本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统、方法及车载端OBU。
如图1所示，本实施例中的一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，包括中心平台、一个或一个以上的区域平台、一个或一个以上的路段平台、一个或一个以上的车道级控制平台和车载端OBU，所述路段平台与所述车载端OBU完成云端收费，所述中心平台、所述区域平台协同完成所述车载端OBU与多个所述路段平台之间的切换，与现有高速公路联网收费系统相比，去掉了门架系统，系统的其他组成保持没有变化。
在本实施例中，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统还包括电子围栏，所述电子围栏是包括公路的物理管理范围信息和北斗的位置信息的虚拟围栏，所述区域平台和所述路段平台可以对所述电子围栏的管理范围进行灵活设置。
在本实施例中，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述电子围栏包括路段级电子围栏和区域级电子围栏，当车辆行驶至所述电子围栏的边界时，如图2所示，所述车载端OBU通过所述无线网络模块统一控制完成平台的切换，即OBU的位置、收费信息等数据通过所述无线网络模块统一控制切换至不同的路段平台或区域平台，相应的路段平台或区域平台对OBU进行位置数据采集和收费信息处理。
在本实施例中，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述电子围栏的边界包括路段内的电子围栏边界、路段间的电子围栏边界、区域间的电子围栏边界。
在本实施例中，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的所述路段平台的切换方法为：
当车辆行驶在同一路段内的不同电子围栏时，不需要进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述路段间的电子围栏边界时，需要通过所述区域平台进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述区域间的电子围栏边界时，需要通过所述中心平台进行所述路段平台的切换；
当所述车载端OBU与平台之间出现连接故障无法恢复时，默认与所述中心平台进行请求连接，所述中心平台根据其位置信息来分配区域平台或路段平台建立相应的连接；每级平台均采用主备式架构服务机制，提高网络系统的可靠性。
如图3所示，在本实施例中，本发明基于北斗定位轨迹的分段自由流收费的方法，具体步骤如下，当车辆进入高速公路时，进行ETC入口检测，并通过ETC方式发送指令开启所述车载端OBU；行驶过程中采用云端分段实时计费并在所述车载端OBU上汇总显示；驶出高速公路时，进行ETC出口检测，所述车载端OBU进行本次通行信息及收费总额显示出来并通过ETC方式发送指令或驶出所述电子围栏等关闭所述车载端OBU。
在本实施例中，本发明车载端OBU包括处理器、ETC模块、北斗模块、无线网络模块和人机界面，所述ETC模块、所述北斗模块、所述无线网络模块、所述人机界面与所述处理器连接进行数据交互和控制，支持双IP连接，所述ETC模块完成OBU的唤醒、ETC交易、休眠等操作；所述北斗模块进行车辆定位并输出位置信息；所述无线网络模块进行OBU与平台间的远程数据传输，完成位置、轨迹、收费等信息的交互；所述人机界面通过屏幕、声音对本次通行的收费总额信息给予显示，ETC模块主要完成与收费站出入口的短距离专用通讯功能，以实现RSU与OBU的信息交互和控制，所述北斗模块和所述无线网络模块完成OBU与平台间基于北斗轨迹的云端收费功能，所述人机界面为用户提供信息交互功能。
在本实施例中，本发明车载端OBU的所述无线网络模块包括4G/5G模块，所述4G/5G模块用于所述车载端OBU与平台之间的远程数据传输。
如下图5所示，在本实施例中，本发明车载端OBU与所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统的连接状态转换过程如下：
当车辆未进入高速公路时，所述车载端OBU处于休眠机制，其中所述ETC模块处于低功耗状态，所述处理器、所述北斗模块、所述4G/5G模块、所述人机界面等默认处于关闭状态，以节约电源并保护用户隐私，所述车载端OBU处于未连接状态；
当车辆进入高速公路收费站入口时，通过RSU唤醒所述ETC模块，完成写入口操作和路段平台信息的下发，同时所述ETC模块开启其它模块进入工作状态，所述车载端OBU通过所述4G/5G模块与所述路段平台建立网络连接，所述车载端OBU处于与所述车道级控制平台连接状态，并建立与所述路段平台的网络连接。
当车辆驶入高速公路后，所述车载端OBU实时上报自身的位置和轨迹信息给所述路段平台；当车辆进入跨路段平台管辖范围内电子围栏的边界范围时，由所述区域平台协调其路段平台之间的切换；当车辆进入跨区域平台管辖范围内电子围栏的边界范围时，由中心平台协调其路段平台之间的切换，所述车载端OBU处于与所述路段平台连接状态，经过边界范围时，需要与所述区域平台或所述中心平台进行协调来完成跨路段网络连接的切换。
当车辆进入高速公路收费站出口时，通过RSU唤醒所述ETC模块，通过ETC数据中的标志位，RSU识别其OBU为北斗ETC车辆，不进行扣费，仅完成写出口操作；同时所述ETC模块接收RSU的指令并关闭其它模块，所述车载端OBU处于与所述车道级控制平台连接状态，断开与所述路段平台连接。
与现有技术相比较，本发明基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统及方法具有以下有益效果：由于设有所述电子围栏，同时所述车载端OBU支持双IP连接，基于所述无线网络模块控制的平台切换模式，能够实现所述车载端OBU在不同状态下的连接状态进行切换，从而实现进行自由流分段收费流程，系统收费主体责任明确；同时还能够满足系统升级、扩展的需要，能够灵活划分所述电子围栏；所述车载端OBU包括北斗模块，能够实现车辆轨迹精准收费，同时不影响现有ETC用户，提高了服务质量和用户体验感，采用ETC模式对所述车载端OBU进行开启和关闭，充分保护用户的隐私权。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，其特征在于，包括中心平台、一个或一个以上的区域平台、一个或一个以上的路段平台、一个或一个以上的车道级控制平台和车载端OBU，所述路段平台与所述车载端OBU完成云端收费，所述中心平台、所述区域平台协同完成所述车载端OBU与多个所述路段平台之间的切换。
2.根据权利要求1所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，其特征在于，还包括电子围栏，所述电子围栏是基于公路的物理管理范围和北斗的位置信息而设置的虚拟围栏。
3.根据权利要求2所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，其特征在于，所述电子围栏包括路段级电子围栏和区域级电子围栏。
4.根据权利要求3所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，其特征在于，所述电子围栏的边界包括路段内的电子围栏边界、路段间的电子围栏边界和区域间的电子围栏边界。
5.根据权利要求1所述基于北斗定位轨迹的自由流分段收费系统，其特征在于，所述路段平台的切换方法为：
当车辆行驶在同一路段平台内的不同电子围栏时，不需要进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述路段间的电子围栏边界时，需要通过所述区域平台进行所述路段平台的切换；
当车辆行驶在所述区域间的电子围栏边界时，需要通过所述中心平台进行所述路段平台的切换。
6.根据权利要求1-5任一项所述基于北斗定位轨迹的分段自由流收费的方法，其特征在于，
当车辆进入高速公路时，在ETC入口进行检测，RSU通过ETC方式发送指令开启所述车载端OBU；
行驶过程中采用云端分段实时扣费并在所述车载端OBU上汇总显示；
驶出高速公路时，在ETC出口进行检测，所述车载端OBU将本次通行信息及收费总额显示出来并且RSU通过ETC方式发送指令或驶出所述电子围栏来关闭所述车载端OBU。
7.一种车载端OBU，其特征在于，安装于车辆上，包括处理器、ETC模块、北斗模块、无线网络模块和人机界面，所述ETC模块、所述北斗模块、所述无线网络模块和所述人机界面与所述处理器连接。
8.根据权利要求7所述的车载端OBU，其特征在于，所述无线网络模块包括4G/5G模块，所述4G/5G模块用于所述车载端OBU与平台之间的远程数据传输。
9.根据权利要求7或8所述的车载端OBU，其特征在于，所述车载端OBU与平台的连接状态的转换过程包括：当车辆未进入高速公路时，所述车载端OBU与平台处于未连接状态；当车辆进入高速公路收费站入口时，所述车载端OBU与所述路段平台通过所述无线网络模块建立网络连接，同时所述车载端OBU处于与所述车道级控制平台连接；当车辆驶入高速公路后，所述车载端OBU处于与所述路段平台连接状态，经过所述电子围栏边界范围时，需要与所述区域平台或所述中心平台进行协调来完成跨路段网络连接的切换；当车辆进入高速公路收费站出口时，所述车载端OBU保持与所述车道级控制平台连接状态，断开与所述路段平台的连接。
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