CN112802212A - 安全c-v2x智能收费 - Google Patents

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赛义德·阿马尔·阿哈默德
伊凡·武科维奇
萨蒂亚纳拉亚纳·帕拉孔达
埃里克·基里达尔
约瑟夫·F·斯坦内克
托马斯·瓦吉斯
布伦南·汉密尔顿
克里希纳·班迪
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Abstract

本公开提供了“安全C‑V2X智能收费”。经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置以及穿越所述道路的所述车道的费用信息。经由所述V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向路边单元(RSU)指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息和将由所述RSU使用来识别所述车辆的唯一随机账户标识符。经由所述V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并向所述车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向所述车辆收取的最终费用。

Description

安全C-V2X智能收费
技术领域
本公开的各方面总体上涉及与蜂窝车辆对外界(C-V2X)通信一起使用的智能收费系统。
背景技术
收费公路是对使用公路的车辆征收费用的道路。对使用收费公路而收取的费用通常用于支付建造和维护公路的费用。一些收费公路具有收费站，诸如收费亭，用户在所述收费站处停下支付通行费。其他收费公路具有电子系统，其中车辆具有向收费站提供信息以允许进行支付的应答器。在许多情况下，所述应答器是射频识别装置(RFID)。在一些设施中，收费龙门架(toll gantry)横跨道路安装，无线天线附接到所述收费龙门架，所述无线天线与车辆应答器通信。相机可附加地附接到龙门架并且对准道路，以拍摄车辆牌照的照片以用于验证目的。
发明内容
在一个或多个说明性示例中，一种智能收费车辆包括被配置为提供车辆对外界(V2X)通信的远程信息处理控制单元以及处理器。所述处理器被编程为：经由V2X通信从路边单元接收收费通告消息(TAM)，所述TAM指示由收费站点控制的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；识别车辆进入收费站点的起始区，所述起始区由地理位置指示；向车辆的用户界面指示车辆已经进入收费站点的起始区；根据地理位置识别车辆正在进入的所述道路的所述车道中的一个；并且向车辆的用户界面指示车辆已经进入所述车道中的所述一个。
在一个或多个说明性示例中，一种智能收费系统包括通行费收取装置服务器和路边单元(RSU)。RSU被配置为经由V2X通信向车辆广播并通过安全信道与通行费收取装置服务器通信，其中RSU被编程为：经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；经由V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向RSU指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息和将由RSU使用来识别车辆的唯一随机账户标识符；并且经由V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并且向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的一个而向所述车辆收取的最终费用。
在一个或多个说明性示例中，一种智能收费方法包括：经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；经由V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向路边单元(RSU)指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息和将由RSU使用来识别车辆的唯一随机账户标识符；以及经由V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并且向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的一个而向所述车辆收取的最终费用。
在一个或多个说明性示例中，一种智能收费方法包括：通过车辆的远程信息处理控制单元经由V2X通信从路边单元接收收费通告消息(TAM)广播，所述TAM指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路车道的费用信息；识别车辆进入道路的起始区，所述起始区由地理位置指示；向车辆的用户界面指示车辆已经进入道路的起始区；根据地理位置识别车辆正在进入的所述道路的所述车道中的一个；以及向车辆的用户界面指示车辆已经进入所述车道中的所述一个。
附图说明
图1示出了与C-V2X通信一起使用的示例性智能收费系统；
图2示出了道路的示例性细节，其示出了道路的车道的定义；
图3示出了指示车辆正在接近收费区域的大致附近的消息的示例；
图4示出了指示车辆正在进入收费区域的道路的特定车道的消息的示例；
图5示出了用于向车辆提供收费通告消息的数据流的一部分；
图6示出了收费通告消息的示例；
图7示出了用于完成已收费车辆进入道路的数据流的一部分；
图8示出了收费使用消息的示例；
图9示出了收费收据消息的示例；
图10示出了用于请求已完成进入道路的车辆的收费收据以及维护车辆账户设置的数据流的一部分；以及
图11示出了计算装置的示例。
具体实施方式
本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域技术人员应理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可为特定应用所希望的。
当前的电子收费系统可使用基于RFID和基于龙门架的技术平台。然而，此类平台无法在客户进入收费区之前提供收费使用费率的实时通知。此外，此类系统通常缺乏基于拥堵的动态收费费率的车载人机界面(HMI)。另外，此类系统不使用车载HMI来辅助车道选择，它们也不提供车载实时交通警报。它们也不会在客户离开收费公路时向客户发送收费支付交易的实时收据，所述实时收据也可经由车载HMI来访问。再进一步，此类系统需要驾驶员在收费车道附近降低车辆速度，这降低了车辆的效率并增加了驾驶时间。
如本文详细解释的，所公开的方法利用C-V2X技术来在客户进入收费区之前(例如，基于路边单元(RSU)传输视线的1000米之前)提供收费使用费率的实时通知。所公开的方法还有助于支付收费，从而避免排队等待或避免降低车辆速度。此外，所公开的方法有助于车道选择和在车载HMI上显示收取通行费。使用该方法，收费机构可能能够自主地控制收费门，其功能为：诸如基于拥堵的动态收费车道费率、实时交通警报以及在客户离开收费公路时向客户提供收费交易的实时收据。
图1示出了与C-V2X通信一起使用的示例性智能收费系统100。如图所示，系统100包括启用无线的车辆102，所述启用无线的车辆102被配置为沿着道路110行驶。车辆102包括远程信息处理控制单元(TCU)104和HMI 114。系统100还包括收费龙门架112或包括路边单元(RSU)108的其他收费设施。RSU 108通过安全信道(诸如有线连接)与通行费收取装置服务器116通信，所述安全信道进而与通行费支付中心118通信。通行费支付中心118还与收费机构枢纽120和客户账户系统122通信。使用TCU 104，车辆102通过广播对等协议(诸如PC5)与RSU 108通信，并且通过网络协议与通信网络106通信，这允许车辆102与例如客户账户系统122进行通信。应当注意，图1所示的系统100仅为示例，并且可使用具有更多、更少和不同配置的元件的系统。例如，RSU 108、通行费收取装置服务器116、通行费支付中心118和收费机构枢纽120中的一者或多者可组合成单个装置。此外，虽然仅示出了沿着一条道路110的一个车辆102，但是可设想，系统100将包括许多车辆102和要穿越的道路110。
车辆102可包括各种其他类型的乘用车辆，诸如轿车、跨界多功能车辆(CUV)、货车、运动型多功能车辆(SUV)、卡车、游艺车(RV)、滑板车、无人机或用于运送人员或货物的其他移动式机器。在许多情况下，车辆102可由内燃发动机提供动力。在此类情况下，燃料源可为汽油或柴油燃料。作为另一种可能性，车辆102可为由内燃发动机和一个或多个电动马达两者提供动力的混合动力电动车辆(HEV)，诸如串联式混合动力电动车辆(SHEV)、并联式混合动力电动车辆(PHEV)、或并联/串联式混合动力电动车辆(PSHEV)。作为又一种可能性，车辆102可为由电动马达供电而没有内燃发动机的电动车辆(EV)。由于车辆102的类型和配置可变化，因此车辆102的能力可对应地变化。作为一些其他可能性，车辆102在载客量、牵引能力和容量以及存储量方面可具有不同能力。出于所有权、库存和其他目的，车辆102可与唯一标识符(诸如车辆识别号码(VIN))相关联。
TCU 104可被配置为向车辆102提供远程信息处理服务。作为一些非限制性的可能性，这些服务可包括导航、分路段指引、车辆健康报告、本地商业搜索、事故报告和免提呼叫。TCU 104可相应地被配置为通过各种协议通信，诸如通过网络协议(诸如Uu)与通信网络106通信。另外，TCU 104可被配置为通过广播对等协议(诸如PC5)进行通信，以促进与诸如RSU 108的装置的C-V2X通信。应当注意，这些协议仅仅是示例，并且可使用不同的对等和/或蜂窝技术。
通信网络106可向连接到通信网络106的装置提供通信服务，诸如分组交换网络服务(例如，互联网接入、互联网协议语音(VoIP)通信服务)。通信网络106的示例为蜂窝电话网络。例如，TCU 104可经由连接到一个或多个蜂窝塔来接入蜂窝网络。为了促进通过通信网络106的通信，TCU 104可与唯一装置标识符(例如，移动装置号码(MDN)、互联网协议(IP)地址等)相关联，以将TCU 104在通信网络106上的通信识别为与车辆102相关联。
RSU 108可为具有处理能力和联网能力的装置，并且可被设计成放置在道路110附近以用于与车辆102通信。在一个示例中，RSU 108可包括硬件，所述硬件被配置为通过广播对等协议(诸如PC5)进行通信，以促进与车辆102的C-V2X通信。RSU 108还可具有有线或无线回传能力，以允许与通信网络106的其他元件(诸如通行费收取装置服务器116)进行通信。
收费龙门架112可为横跨道路110安装的框架。收费龙门架112可用作安装硬件的位置，以使硬件清晰地看到道路110。在一个示例中，RSU 108可安装到收费龙门架112。应当注意，在其他示例中，RSU 108可沿着与道路110相邻的地面定位，并且可省略收费龙门架112。
HMI 114可包括被配置为向用户提供信息的各种输出装置，以及被配置为从用户接收信息的输入装置。作为一些示例，输出装置可包括显示屏、触摸屏、投影仪、灯、扬声器、蜂鸣器和触觉反馈传感器。作为一些示例，输入装置可包括触摸屏、键盘、按钮、旋钮和传声器，作为一些可能性。
通行费收取装置服务器116是被配置为执行支持RSU 108的功能的操作的联网计算装置。在一个示例中，通行费收取装置服务器116可与RSU 108通信，并且可被编程为作为RSU 108与通行费支付中心118之间的网关操作。如本文详细解释的，通行费收取装置服务器116可负责管理RSU 108操作的广播性质与系统100的其余部分之间的操作。这些操作可包括例如验证由RSU 108从车辆102接收的消息、证书验证和识别以及与通行费支付中心118通信以通过安全线路执行进一步操作。在许多示例中，每个RSU 108可由其自己的对应的通行费收取装置服务器116支持。然而，在其他示例中，单个通行费收取装置服务器116可被配置为处理多个RSU 108，诸如覆盖道路110的操作的一组RSU 108。
通行费支付中心118是同样被配置为执行支持系统100的功能的操作的联网计算装置。在示例中，通行费支付中心118可被编程为执行支持支付方面的操作以使车辆102使用道路110。在一些示例中，系统100可包括不同的通行费支付中心118，其中每个通行费支付中心118被配置为处理具有通行费支付中心118的账户的那些车辆102的支付。作为一种可能性，不同的车辆102制造商可各自维护其自己的通行费支付中心118。作为另一种可能性，车辆102可订阅使用各种第三方通行费支付中心118。
收费机构枢纽120是同样被配置为执行支持系统100的功能的操作的联网计算装置。收费机构枢纽120可被配置为执行操作，诸如向各种通行费支付中心118提供关于道路110的使用费用的费用信息。例如，收费机构枢纽120可提供指示穿越道路110的费用的收费明细表，所述费用包括使用不同车道(例如，快车道、拼车道、普通车道等)的费用、使用不同类别的车辆102(例如，乘用车、半卡车等)的费用、一天中不同时间的使用费用，以及高交通流量情况与低交通流量情况的使用费用。收费机构枢纽120还可被配置为执行支付对账操作、报告功能，并且还可提供关于在道路110上观察到的可能尚未支付(例如，如根据基本安全消息(BSM)的无线传输、来自相机的图片等所识别的)的车辆102的信息。
客户账户系统122是同样被配置为执行支持系统100的功能的操作的联网计算装置。使用客户账户系统122，用户可设置支付账户、由通行费收取装置服务器116扣款以使用道路110，以及请求和接收关于道路110的使用的收费收据。
图2示出了道路110的示例性200细节，其示出了道路110车道的定义。收费站点的物理表示由沿着道路110安装的V2X收费龙门架112表示。应当注意，在其他示例中，收费站点可包括没有完整收费龙门架112的RSU 108。无论如何，单个RSU 108可用于控制跨多个车道的收费操作，因为RSU 108可利用非视线(NLOS)无线电技术来与车辆102的TCU 104通信。道路110的每个车道的收费站可通过点的连接来识别。例如，道路110的第一车道由表示为(1)的第一组的点指示，而道路110的第二车道由表示为(2)的第二组的点指示。
车辆102可接近收费站点的大致附近位置202。这可由车辆102根据车辆102的地理坐标与收费站点的坐标进行比较来识别。在一个示例中，车辆102的位置可使用车辆102的全球导航卫星系统(GNSS)接收器来确定，而收费站点的大致附近位置202可通过从RSU 108传输由车辆102接收的信息来识别。响应于车辆接近大致附近202，车辆102可在HMI 114中显示指示可向沿着道路110行驶进行扣款的消息。例如，如果车辆通过表示为(1)的一组点中的每一个点，则在位置204处，车辆102可指示车辆102正在进入车道一。或者，如果车辆通过表示为(2)的一组点中的每一个点，则在位置206处，车辆102可指示车辆102正在进入车道二。
图3示出了指示车辆102正在接近收费区域的大致附近位置202的消息300的示例。在一个示例中，消息300可显示在车辆102的HMI 114中。消息300可指示例如车辆102使用道路110可能产生的费用。
车辆102可沿着道路110前进到收费站点。响应于车辆102的地理坐标与道路110的车道中的一个的地理坐标匹配，车辆102可向HMI 114显示消息，所述消息指示车辆102将被收取针对车辆102所在的车道所指示的金额。在一个示例中，车辆102的位置可使用车辆102的GNSS接收器来确定，而道路110的车道的点可通过从RSU 108传输由车辆102接收的信息来识别。
图4示出了指示车辆102正在进入收费区域的道路110的特定车道的消息400的示例。在一个示例中，消息400可显示在车辆102的HMI 114中。消息400可指示例如将因使用车辆102正在行驶的车道而向车辆102收取的费用。
图5示出了用于向车辆102提供收费通告消息(TAM)的数据流500的一部分。在一个示例中，数据流500可由本文详细地描述的系统100的元件来执行。
在索引(A)处，收费机构枢纽120向通行费收取装置服务器116发送收费费率明细表。该收费费率表可包括可用于使车辆102可理解穿越道路110可能产生的费用的信息。在简单的示例中，收费费率明细表可指示穿越道路110的费用是固定金额。然而，在许多示例中，穿越道路110的费用可根据各种因素而变化。例如，在第一车道中行驶可能产生第一费用，而在另一车道中行驶可能产生不同的第二费用。在另一个示例中，费用可基于车辆102的乘员的数量而变化。在又一个示例中，费用可基于车辆102的类型而变化(例如，半挂车可能产生比乘用车更大的费用)。在甚至进一步的示例中，费用可基于其他因素而变化，诸如交通量、当日时间、周中此日和/或天气。
在索引(B)处，通行费收取装置服务器116更新TAM费率细节。在一个示例中，通行费收取装置服务器116接收收费费率明细表、识别当前费率，并在通行费收取装置服务器116处更新费率信息。该费率信息可以在通行费收取装置服务器116处高速缓存并在索引(C)处发送到RSU 108。RSU 108可在索引(D)处广播费率信息以及TAM消息中的其他信息。该广播可为周期性广播，诸如每100毫秒重播TAM。
图6示出了TAM 600的示例。TAM 600包括可能对车辆102理解道路110的使用有用的各种信息。如图所示，TAM 600包括诸如以下各者的字段：指示创建或发送TAM 600的时间的时间戳602、指示收费信息如何被收取的收费类型604和收费金额606(例如，基于收费费率表)、层类型608、层标识符610、通行费收取装置服务器116的标识符612和通行费支付中心118的标识符614。层类型608可为用于唯一地识别将在诸如十字路口的地理地图片段的层中找到的信息类型的数据元素。层标识符610可对应地是地图信息的标识符。标识符614可为全局唯一标识符(GUID)，以允许通行费支付中心118被系统100唯一标识。
TAM 600还包括指示道路110的布局的地图信息，诸如十字路口几何形状列表616和路段列表618。路段列表618包括道路的各种属性，包括车道描述、高占用状态等。该信息可包括例如对道路110的车道的布局的指示(例如，使用如图2所示的点的集合)，所述指示可用于允许车辆102识别何时接近收费区域，以及车辆102正在哪个车道中行驶。在国际自动机工程师学会(SAE International)发布的J2735标准专用短程通信(DSRC)消息集词典(TM)中进一步定义了本文描述的地图数据的其他方面和消息元素的其他细节，所述标准以引用的方式整体并入本文。
TAM 600还可包括其他信息，诸如数据参数列表620。例如，这可包括可能与收费相关的不适合于其他类别的信息的其他信息，诸如使用收费道路110的特殊指令。TAM消息600还可包括限制列表622，所述限制列表622可包括关于进入道路110的限制的信息，诸如重量限制或对某些类别的车辆102的限制(例如，禁止半卡车)。
返回参考图5，在索引(E)处，车辆102的TCU 104可接收由RSU108广播的TAM 600。响应于接收到TAM 600，在索引(F)处，车辆102验证TAM 600的真实性。在一个示例中，TAM600可用密钥编码和/或使用证书签名，并且TCU 104可利用密钥或其他信息来解密和/或确认TAM 600的发送者是RSU 108。
一旦TAM 600被认证，TCU 104就根据TAM 600中的信息识别车辆102正在接近道路110。上面关于图2讨论了识别的其他方面。响应于识别，在索引(H)处，TCU 104向HMI 114提供更新，所述更新在索引(I)处被提供给用户以警告用户即将到来的收费区。关于图3描述了这种HMI 114的示例。
图7示出了用于完成已收费车辆102进入道路110的数据流700的一部分。在示例中，如同数据流500，数据流700可由本文详细地描述的系统100的元件来执行。参考图7，并且继续参考图5的数据流500，车辆102可能已经识别出车辆102已经接近道路110。在索引(J)处，车辆102记录进入道路110。例如，响应于车辆102的地理坐标与道路110的车道中的一个匹配，TCU 104可识别车辆102正在进入道路110的特定车道。知道进入的车道后，然后TCU 104在索引(K)处可计算车辆102将产生的费用。TCU 104还可生成收费使用消息(TUM)。
图8示出了TUM 800的示例。TUM 800包括由车辆102提供给RSU 108的指示车辆102对道路110的使用的各种信息。如图所示，TUM 800包括诸如消息计数802的字段，所述消息计数802指示TUM 800的用于交易的唯一号码。消息计数802可用于帮助识别是否已经发生了任何分组丢失。TUM 800还可包括唯一随机标识符804，所述唯一随机标识符804可用作临时账户标识符，以跟踪车辆102与RSU 108的广播消息接口之间的消息传递交易，同时保持车辆102的相对匿名。
TUM 800还可包括关于车辆102进入收费区域的信息。例如，TUM 800可包括时间戳806(创建TUM 800的时间)；车辆102的纬度808、经度810和海拔812；纬度808、经度810和海拔812的位置精度814；车辆102的速度816；以及车辆102的航向818。TUM 800还可包括其他信息，诸如车辆102的类型820、通行费收取装置服务器116的标识符822和通行费支付中心118的标识符824。标识符822和标识符824可为GUID，以允许唯一地识别通行费收取装置服务器116和通行费支付中心118。TUM 800还可包括车辆102通过其进入道路110的十字路口的十字路口标识符826，其中十字路口标识符826由车辆102接收在TAM 600中(例如，经由十字路口几何形状列表616和/或路段列表618)。TUM 800还可包括在收费区域中行驶的收费金额828，如由车辆102使用TAM 600中的信息确定的。其他信息也可包括在TUM 800中，诸如车辆102行驶的距离830、车辆102中的乘客数量832以及车辆102的车牌号码834或其他标识符。
返回参考图7，TCU 104可在索引(L)处更新HMI 114，以使HMI 114在索引(M)处显示指示车辆102进入收费区的消息。HMI 114还可指示将向车辆102收取针对车辆102所在的车道所指示的金额。
在索引(N)处，TCU 104向RSU 108发送TUM 800。在索引(O)处，RSU 108验证TUM800。在一个示例中，TUM可用密钥编码和/或使用证书签名，并且RSU 108可利用密钥或其他信息来解密和/或确认TUM的发送者是TCU 104。在索引(P)处，RSU 108将TUM 800转发到通行费收取装置服务器116。进而，在索引(Q)处，通行费收取装置服务器116将TUM 800转发到对应于车辆102的通行费支付中心118。在索引(R)处，通行费支付中心118用客户账户系统122验证车辆102账户并完成交易。在索引(S)处，通行费支付中心118生成收费收据消息(TRM)以返回到车辆102。
图9示出了TRM 900的示例。TRM 900包括由通行费支付中心118确定的各种信息，以支持完成与车辆102执行的收费交易。如图所示，TRM 900包括消息计数902(以帮助识别是否已经发生了任何分组丢失)、来自TUM 800的账户标识符、时间戳906(创建TUM 800的时间)、通行费收取装置服务器116的标识符808以及通行费支付中心118的标识符810(例如，GUID)。TRM 900还可包括车辆102通过其进入道路110的十字路口的十字路口标识符912(例如，如由通行费支付中心118处理的TUM 800中所指示的)、车辆102通过其进入道路110的车道的车道识别符914(例如，如由通行费支付中心118处理的TUM 800中所指示的)、车辆102通过其离开道路110的十字路口的十字路口标识符916，以及车辆102通过其离开道路110的车道的车道标识符918。TRM 900还可包括车辆类型920和针对进入道路110收取的金额922。
返回到图7，在索引(T)处，通行费支付中心118将TRM 900转发到通行费收取装置服务器116。进而，在索引(U)处，通行费收取装置服务器116将TRM 900转发回到RSU 108。当RSU 108向车辆102广播消息时，在索引(V)处，RSU 108为TRM 900增加安全性(例如，经由用密钥加密、用证书签名等)。在索引(W)处，RSU 108广播TRM 900，所述TRM 900可由车辆102的TCU 104接收。TCU 104可在索引(X)处更新HMI 114，以使HMI 114在索引(Y)处显示指示过程完成和最终收取的金额的消息。
应当注意，在一些情况下，在通行费支付中心118处对TUM 800的处理可能超过超时时间段。例如，通行费收取装置服务器116可负责在诸如500毫秒、一秒、两秒等的时间段内向车辆102提供对TUM 800的响应。如果该时段到期，则通行费收取装置服务器116可在尚未从通行费支付中心118接收到TRM 900的情况下，在索引(Z)处生成TUM确认(ACK)消息。在一个示例中，TUM确认可类似于TRM 900，但是某些字段未被填充，诸如收取的金额922。
在索引(α)处，通行费收取装置服务器116将TUM确认转发到RSU 108，然后RSU 108在索引(β)处广播TUM确认，以尝试向车辆102提供反馈。仍然可执行提供完整TRM 900的处理的其余部分，并且在这种情况下，车辆102有可能接收到TUM确认以及TRM 900两者。
还应注意，在一些情况下，TCU 104可在索引(N)处广播TUM 800，但是在超时时间段(例如，三十秒、一分钟、两分钟等)内可能无法从RSU 108听到TRM 900或TUM ACK。在这种情况下，数据流可返回到索引(N)，使得车辆102的TCU 104可将TUM 800重播到RSU 108。由TCU 104再次发送的重播TRM 900可包括相同的唯一随机标识符804/临时账户标识符，使得如果RSU 108实际上接收到多个TUM 800消息，则系统100将能够确认唯一随机标识符804是相同的并且仅对TCU 104收费一次。
图10示出了用于请求已完成进入道路110的车辆102的收费收据以及维护车辆102账户设置的数据流1000的一部分。在一个示例中，如同数据流500和700，数据流1000可由本文详细地描述的系统100的元件来执行。
关于数据流1000的收费收据方面，在索引(γ)处，HMI 114接收来自用户的请求以查看收费收据列表(例如，对于车辆102、对于车辆102的当前用户、对于登录到车辆102中的当前账户等等)。该请求由TCU 104接收。在索引(δ)处，TCU 104向通行费支付中心118发送对收费收据的请求。值得注意的是，与到RSU 108的通信不同的是，可使用蜂窝服务来执行该通信，并且车辆102将不需要在RSU 108的C-V2X功能的范围内。通行费支付中心118在索引(ε)处处理请求，所述请求可包括对车辆102和/或账户的验证、交易的查找以及交易信息的封装以用于响应车辆102。收费收据信息可包括诸如产生收费费用的日期和时间、费用是多少以及在何处产生费用的信息。在索引(ζ)处，TCU 104可从通行费支付中心118接收收费收据信息，并且可在索引(η)处更新HMI 114以在索引(θ)处将所述信息提供给用户。
关于数据流1000的账户维护方面，在索引
Figure BDA0002770663360000141
处，通行费支付中心118和客户账户系统122可执行账户设置和管理操作。这可包括例如将账户信息从客户账户系统122上传到通行费支付中心118。在一个示例中，这可包括通过诸如FordPass(TM)的服务为车辆102设置的账户信息。在另一方面，在索引(κ)处，通行费支付中心118可执行通用金融消息(UFM)客户交易。当车辆102通过路边处的通行费支付区时，可创建UFM。基于请求从通行费支付中心118创建UFM消息并将其更新到收费机构枢纽。应当注意，可与车辆102沿着道路110通过以及如上所述在索引(R)处处理交易同步地处理UFM。然而，在其他示例中，应注意，交易可异步处理，诸如每小时或每天(例如，夜间)进行批量处理。在又一个方面，在索引(λ)处，通行费支付中心118可与收费机构枢纽120执行对账，并且在索引(μ)处，通行费支付中心118和收费机构枢纽120可向彼此执行报告功能。
图11示出了计算装置1102的示例1100。参考图11，并且参考图1、图5、图7和图10，TCU 104、RSU 108、通行费收取装置服务器116、通行费支付中心118、收费机构枢纽120和客户账户系统122可为此类计算装置1102的示例。如图所示，计算装置1102可包括处理器1104，所述处理器1104操作性地连接到存储装置1106、网络装置1108、输出装置1110和输入装置1112。应当注意，这仅是示例，并且可使用具有更多、更少或不同部件的计算装置1102。
处理器1104可包括实施中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)的功能的一个或多个集成电路。在一些示例中，处理器1104是集成CPU和GPU的功能的片上系统(SoC)。所述SoC可任选地将其他部件(例如，诸如存储装置1106和网络装置1108)包括到单个集成装置中。在其他示例中，CPU和GPU经由外围连接装置(诸如PCI快速或另一合适的外围数据连接)彼此连接。在一个示例中，CPU是可商购的中央处理装置，其实施指令集，诸如x86、ARM、Power或MIPS指令集系列中的一个。
无论细节如何，在操作期间，处理器1104执行从存储装置1106检索到的所存储的程序指令。所存储的程序指令相应地包括控制处理器1104的操作以执行本文描述的操作的软件。存储装置1106可包括非易失性存储器装置和易失性存储器装置两者。非易失性存储器包括固态存储器，诸如NAND快闪存储器、磁存储介质和光学存储介质或在系统100被停用或失去电力时保留数据的任何其他合适的数据存储装置。易失性存储器包括静态和动态随机存取存储器(RAM)，所述静态和动态随机存取存储器在系统100的操作期间存储程序指令和数据。
GPU可包括用于将至少二维(2D)和任选地三维(3D)图形显示到输出装置1110的硬件和软件。输出装置1110可包括图像或视觉显示装置，诸如电子显示屏、投影仪、打印机或再现图形显示的任何其他合适的装置。作为另一个示例，输出装置1110可包括音频装置，诸如扬声器或耳机。作为又一示例，输出装置1110可包括触觉装置，诸如可机械地升高的装置，所述触觉装置在一个示例中可被配置为显示盲文或可被触摸以向用户提供信息的另一物理输出。
输入装置1112可包括使得计算装置1102能够从用户接收控制输入的各种装置中的任一种。接收人机界面输入的合适的输入装置的示例可包括键盘、鼠标、轨迹球、触摸屏、语音输入装置、图形输入板等。
网络装置1108可各自包括使得TCU 104、RSU 108、通行费收取装置服务器116、通行费支付中心118、收费机构枢纽120和客户账户系统122能够通过网络(诸如通信网络106)发送数据和/或从外部装置接收数据的各种装置中的任一种。合适的网络装置1108的示例包括以太网接口、Wi-Fi收发器、蜂窝收发器、或蓝牙或蓝牙低功耗(BLE)收发器，或从另一计算机或外部数据存储装置接收数据的其他网络适配器或外围互连装置，所述其他网络适配器或外围互连装置对于以高效方式接收大量数据可能很有用。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但本领域技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场适销性、外观、包装、大小、服务能力、重量、可制造性、便于组装等。因此，就一个或多个特性而言，在任何实施例被描述为不及其他实施例或现有技术实施方式理想的程度上，这些实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用可能是所期望的。
根据本发明，提供了一种智能收费车辆，其具有：远程信息处理控制单元，其被配置为提供车辆对外界(V2X)通信；以及处理器，其被编程为经由V2X通信从路边单元接收收费通告消息(TAM)广播，所述TAM指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；识别车辆进入道路的起始区，所述起始区由地理位置指示；向车辆的用户界面指示车辆已经进入道路的起始区；根据地理位置识别车辆正在进入的道路的车道中的一个；并且向车辆的用户界面指示车辆已经进入所述车道中的所述一个。
根据一个实施例，所述处理器还被编程为响应于识别车辆正在进入的所述道路的所述车道中的所述一个，经由V2X通信广播收费使用消息(TUM)，所述TUM向路边单元指示关于车辆的信息和将由所述路边单元使用来识别车辆的唯一随机账户标识符。
根据一个实施例，所述处理器还被编程为响应于自广播TUM起预定义的超时时段到时，使用唯一随机账户标识符将TUM重播到路边单元。
根据一个实施例，所述处理器还被编程为：经由V2X通信从路边单元接收收费收据消息(TRM)广播，所述TRM包括唯一随机账户标识符并向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向车辆收取的最终费用；并且向车辆的用户界面指示最终费用。
根据一个实施例，所述远程信息处理控制单元还被配置为提供蜂窝通信，并且所述处理器还被编程为：经由蜂窝通信从处理道路的通行费的通行费支付中心请求收费收据，经由蜂窝通信从通行费支付中心接收收费收据，并且向车辆的用户界面指示收费收据。
根据一个实施例，所述处理器还被编程为根据车辆通过由TAM指定为通向所述车道中的所述一个的一组地理点来识别车辆正在进入的所述道路的所述车道中的所述一个。
根据本发明，提供了一种智能收费系统，其具有：通行费收取装置服务器；以及路边单元(RSU)，所述RSU被配置为经由V2X通信向车辆广播并通过安全信道与通行费收取装置服务器通信，其中所述RSU被编程为：经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路车道的费用信息；经由V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向所述RSU指示关于车辆进入道路的车道中的一个的信息和将由RSU使用来识别车辆的唯一随机账户标识符；并且经由V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括唯一随机账户标识符并且向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向车辆收取的最终费用。
根据一个实施例，所述通行费收取装置服务器被编程为从收费机构枢纽接收指示费用信息的收费费率明细表，并且向RSU发送收费费率明细表以使RSU更新TAM中的费用信息。
根据一个实施例，所述通行费收取装置服务器被编程为将TUM转发到通行费支付服务器，所述通行费支付服务器被配置为处理车辆穿越道路的支付，从通行费支付服务器接收TRM，并且向RSU发送TRM以进行广播。
根据一个实施例，所述通行费收取装置服务器被编程为响应于在预定义的超时时段内没有从通行费支付服务器接收到TRM，向所述RSU发送TUM确认以向车辆广播，所述TUM确认向车辆通知接收到TUM。
根据一个实施例，RSU还被编程为经由V2X通信接收第二TUM，将第二TUM中的唯一随机账户标识符与先前接收的TUM的唯一随机账户标识符进行比较，使得如果第二TUM中的唯一随机账户标识符与先前接收到的TUM的唯一随机账户标识符中的一者匹配，则丢弃第二TUM。
根据本发明，一种智能收费方法包括：经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；经由V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向路边单元(RSU)指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息以及将由RSU使用来识别车辆的唯一随机账户标识符；以及经由V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括唯一随机账户标识符并且向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向车辆收取的最终费用。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，从收费机构枢纽接收指示费用信息的收费费率明细表，并且向RSU发送收费费率明细表以使RSU更新TAM中的费用信息。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，将TUM转发到通行费支付服务器，所述通行费支付服务器被配置为处理车辆穿越道路的支付；从通行费支付服务器接收TRM；以及向RSU发送TRM以进行广播。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于在预定义的超时时段内没有从通行费支付服务器接收到TRM，向RSU发送TUM确认以向车辆广播，所述TUM确认向车辆通知接收到TUM。
根据本发明，一种智能收费方法包括：通过车辆的远程信息处理控制单元经由V2X通信从路边单元接收收费通告消息(TAM)广播，所述TAM指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置和穿越所述道路的所述车道的费用信息；识别车辆进入道路的起始区，所述起始区由地理位置指示；向车辆的用户界面指示车辆已经进入道路的起始区；根据地理位置识别车辆正在进入的道路的车道中的一个；以及向车辆的用户界面指示车辆已经进入所述车道中的所述一个。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于识别车辆正在进入的道路的车道中的一个，经由V2X通信广播收费通告消息(TUM)，所述TUM向路边单元指示关于车辆的信息和将由路边单元使用来识别车辆的唯一随机账户标识符；经由V2X通信从路边单元接收收费收据消息(TRM)广播，所述TRM包括唯一随机账户标识符并且向车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向车辆收取的最终费用；以及向车辆的用户界面指示最终费用。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于自广播TUM起预定义的超时时段到时，使用唯一随机账户标识符将TUM重播到路边单元。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，经由蜂窝通信从处理道路通行费的通行费支付中心请求收费收据，经由蜂窝通信从通行费支付中心接收收费收据，以及向车辆的用户界面指示收费收据。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，根据车辆通过由TAM指定为通向所述道路的所述车道中的所述一个的一组地理点来识别车辆正在进入的所述车道中的所述一个。

Claims (15)

1.一种智能收费车辆，其包括：
远程信息处理控制单元，其被配置为提供车辆对外界(V2X)通信；以及
处理器，其被编程为：
经由V2X通信从路边单元接收收费通告消息(TAM)广播，所述TAM指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置以及穿越所述道路的所述车道的费用信息，
识别所述车辆进入所述道路的起始区，所述起始区由所述地理位置指示，
向所述车辆的用户界面指示所述车辆已经进入所述道路的所述起始区，
根据所述地理位置识别所述车辆正在进入的所述道路的所述车道中的一个，并且
向所述车辆的所述用户界面指示所述车辆已经进入所述车道中的一个。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述处理器还被编程为：
响应于识别到所述车辆正在进入的所述道路的所述车道中的所述一个，经由V2X通信广播收费使用消息(TUM)，所述TUM向所述路边单元指示关于所述车辆的信息和将由所述路边单元使用来识别所述车辆的唯一随机账户标识符。
3.如权利要求2所述的车辆，其中所述处理器还被编程为：响应于自广播所述TUM起预定义的超时时段到时，使用所述唯一随机账户标识符将所述TUM重播到所述路边单元。
4.如权利要求2所述的车辆，其中所述处理器还被编程为：
经由V2X通信从所述路边单元接收收费收据消息(TRM)广播，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并向所述车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向所述车辆收取的最终费用；并且
向所述车辆的所述用户界面指示所述最终费用。
5.如权利要求4所述的车辆，其中所述远程信息处理控制单元还被配置为提供蜂窝通信，并且所述处理器还被编程为：
经由蜂窝通信从处理所述道路的所述通行费的通行费支付中心请求收费收据，
经由蜂窝通信从所述通行费支付中心接收所述收费收据，并且
向所述车辆的所述用户界面指示所述收费收据。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述处理器还被编程为：
根据所述车辆通过由所述TAM指定为通向所述道路的所述车道中的所述一个的一组地理点来识别所述车辆正在进入的所述车道中的所述一个。
7.一种智能收费系统，其包括：
通行费收取装置服务器；以及
路边单元(RSU)，其被配置为经由V2X通信向车辆广播并通过安全信道与所述通行费收取装置服务器通信，其中所述RSU被编程为：
经由所述V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置以及穿越所述道路的所述车道的费用信息，
经由所述V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向所述RSU指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息和将由所述RSU使用来识别所述车辆的唯一随机账户标识符，并且
经由所述V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并向所述车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向所述车辆收取的最终费用。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述通行费收取装置服务器被编程为：
从收费机构枢纽接收指示所述费用信息的收费费率明细表，并且
向所述RSU发送所述收费费率明细表以使所述RSU更新所述TAM中的所述费用信息。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述通行费收取装置服务器被编程为：
将所述TUM转发到通行费支付服务器，所述通行费支付服务器被配置为处理所述车辆穿越所述道路的支付，
从所述通行费支付服务器接收所述TRM，并且
向所述RSU发送所述TRM以进行广播。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述通行费收取装置服务器被编程为：
响应于在预定义的超时时段内没有从所述通行费支付服务器接收到所述TRM，向所述RSU发送TUM确认以向所述车辆广播，所述TUM确认向所述车辆通知接收到所述TUM。
11.如权利要求7所述的系统，其中所述RSU还被编程为：
经由所述V2X通信接收第二TUM，
将所述第二TUM中的唯一随机账户标识符与先前接收到的TUM的唯一随机账户标识符进行比较，使得如果所述第二TUM中的所述唯一随机账户标识符与先前接收到的TUM的所述唯一随机账户标识符中的一个匹配，则丢弃所述第二TUM。
12.一种智能收费方法，其包括：
经由V2X通信广播收费通告消息(TAM)，所述TAM中的每一个指示应缴纳通行费的道路的车道的地理位置以及穿越所述道路的所述车道的费用信息；
经由所述V2X通信接收收费使用消息(TUM)，所述TUM向路边单元(RSU)指示关于车辆进入所述道路的所述车道中的一个的信息和将由所述RSU使用来识别所述车辆的唯一随机账户标识符；以及
经由所述V2X通信广播收费收据消息(TRM)，所述TRM包括所述唯一随机账户标识符并向所述车辆指示针对进入所述道路的所述车道中的所述一个而向所述车辆收取的最终费用。
13.如权利要求12所述的方法，其还包括：
从收费机构枢纽接收指示所述费用信息的收费费率明细表；以及
向所述RSU发送所述收费费率明细表以使所述RSU更新所述TAM中的所述费用信息。
14.如权利要求12所述的方法，其还包括：
将所述TUM转发到通行费支付服务器，所述通行费支付服务器被配置为处理所述车辆穿越所述道路的支付；
从所述通行费支付服务器接收所述TRM；以及
向所述RSU发送所述TRM以进行广播。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括：
响应于在预定义的超时时段内没有从所述通行费支付服务器接收到所述TRM，向所述RSU发送TUM确认以向所述车辆广播，所述TUM确认向所述车辆通知接收到所述TUM。
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