CN113823008B - 一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统 - Google Patents
一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，智能终端设置在车辆上，与车辆进行唯一绑定；智能终端内置有卫星定位系统，通过内置的卫星定位系统和北斗地基增强网确定车辆的时空信息，将车辆的时空信息发送至软件平台；路侧摄像头拍摄过车影像，根据过车影像获取车辆的过车信息，将车辆的过车信息发送至软件平台；软件平台根据车辆的过车信息和车辆的时空信息，计算车辆的通信费用，将车辆的通信费用发送给无感自由流app5；无感自由流app5面向用户，用于根据车辆的通行费进行缴费。本发明简化传统的高速公路收费的繁琐流程，加快高速通行效率，提高用户的的高速出行体验，提升高速公路收费的实际可操作性以及信息化程度。
Description
技术领域
本发明涉及卫星定位通信技术领域，尤其是一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统。
背景技术
当前，我国高速公路收费方式主要以人工收费、人工半自动收费(MTC)和电子不停车收费(ETC)为主。人工收费方式需要车辆停车取卡及交卡缴费，通行效率低、易造成高速路口大面积拥堵。ETC收费与人工收费方式相比通行效率得到了明显的提升，利用专用短程通信(DSRC)技术，实现了车辆电子不停车收费，但受限于技术特性，同时从安全方面考量，目前ETC收费方式也需要车辆在通过时进行减速，在一定程度上影响了通行效率。
自由流收费即采用电子收费技术实现对多条车道上行驶车辆自动进行收取通行费用的方式。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，简化传统的高速公路收费的繁琐流程，加快高速通行效率，提高用户的的高速出行体验，提升高速公路收费的实际可操作性以及信息化程度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：
一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，包括：智能终端、北斗地基增强网、软件平台、路侧摄像头、无感自由流app；
所述智能终端设置在车辆上，与车辆进行唯一绑定；
所述智能终端内置有卫星定位系统，所述智能终端与北斗地基增强网相连接，智能终端通过内置的卫星定位系统和北斗地基增强网确定车辆的时空信息，即确定车辆的位置与时间信息；所述智能终端与软件平台相连接，将车辆的时空信息发送至软件平台；
所述路侧摄像头用于拍摄过车影像，根据过车影像获取车辆的过车信息；所述路侧摄像头与软件平台相连接，将车辆的过车信息发送至软件平台；
所述软件平台根据车辆的过车信息和车辆的时空信息，计算车辆的通信费用；所述软件平台与无感自由流app相连接，将车辆的通信费用发送给无感自由流app；
所述无感自由流app面向用户，用于根据车辆的通行费进行缴费。
所述北斗地基增强网包括架设在地面上的若干个基准站和数据中心；
所述基准站用于获取卫星的原始观测数据，并将卫星的原始观测数据发送至数据中心；
所述数据中心根据卫星的原始观测数据生成整网的误差模型以及空间误差改正数，并将整网的误差模型以及空间误差改正数发送至智能终端；
所述智能终端根据整网的误差模型以及空间误差改正数，对其内置的卫星定位系统所定位的位置数据进行改正，获取车辆的时空信息。
所述软件平台包括中心单元；
所述中心单元用于存储车辆的时空信息和车辆的过车信息，且将同一车辆的时空信息和过车信息进行关联，根据同一车辆的时空信息和过车信息，生成该车辆的高速行驶路径；
所述中心单元中记录有各个车辆的信息、各个车辆的用户信息以及不同高速路段的计费标准，根据车辆的高速行驶路径以及不同高速路段的计费标准，计算该车辆的通信费用，并将该车辆的通信费用发送至对应用户的无感自由流app。
所述软件平台包括安全认证单元；
所述安全认证单元为各个用户分配唯一的密钥，且对各个用户的密钥进行管理；
智能终端与软件平台进行通信时，先进行身份认证，具体方式为：智能终端向软件平台发送智能终端所绑定车辆的信息，安全认证单元根据中心单元所记录的各个车辆的信息，对该智能终端即该车辆进行身份认证，若智能终端所发送的车辆信息与中心单元所记录的车辆信息的一致，则该智能终端即该车辆的身份认证成功；
安全认证单元根据中心单元所记录的车辆的用户信息，提取车辆用户的密钥，中心单元根据车辆的用户的密钥与该用户的无感自由流app进行通信，将该车辆的通信费用发送至对应用户的无感自由流app，通过无感自由流app对该车辆的通信费用进行在线缴费或自动扣费。
所述无感自由流app与软件平台之间双向通信；
所述无感自由流app还具备用户注册、车辆绑定的功能，将注册的用户信息，以及用户与车辆的对应信息发送至中心单元进行记录；
所述无感自由流app还具备计费标准查询、通信费用查询、高速行驶路径查询的功能，从中心单元中获取不同高速路段的计费标准，以及对应的用户车辆的通信费用和高速行驶路径。
车辆的通行费用缴费完成后，所述无感自由流app将该车辆的缴费记录发送至软件平台；
所述软件平台还包括信用稽查单元，所述信用稽查单元用于记录车辆的缴费记录；
所述中心单元还将车辆的通行费用发送至稽查单元，所述稽查单元根据车辆的通行费用和车辆的缴费记录，判断车辆是否存在失信行为，若车辆在设定时间范围内的逾期缴费次数超过设定数值，则该车辆为失信行为，该车辆的失信行为由信用稽查单元进行记录，并将该车辆的失信行为发送至对应的智能终端和对应用户的无感自由流app。
所述中心单元还根据车辆的失信行为计算该车辆的通信费用；所述安全认证单元还根据车辆的失信行为，对该智能终端即该车辆进行身份认证，若车辆的失信行为超过设定次数，则该智能终端即该车辆的身份无法认证成功。
所述智能终端与软件平台之间采用移动通信网络的方式进行通信；所述智能终端与北斗地基增强网之间采用北斗RDSS短报文或移动通信网络的方式进行通信；所述路侧摄像头与软件平台之间采用有线或移动通信网络的方式进行通信。
所述路侧摄像头与智能终端之间采用wifi或蓝牙的方式进行通信，所述路侧摄像头还将车辆的过车信息发送至智能终端。
本发明的优点在于：
(1)本发明的以北斗为核心的多源信息融合实现高速公路无感自由流收费，抛弃了传统的MTC半人工收费以及ETC抬杆识别计费的模式，智能终端融合北斗地基增强网获取车辆的高精度时空信息，软件平台融合智能终端的高精度时空信息和路侧摄像头的过车信息等多源信息，实现了完全无感的高速公路收费模式。
(2)本发明解决了车辆行驶情况下的车辆精准识别、路径精确识别、移动支付和实时精准结算的问题，加快了高速通行效率、提高了用户的的出行体验、进而提升了高速公路收费的实际可操作性以及信息化程度。
(3)本发明融合了北斗高精度定位技术、卫星定位技术、高精度地图信息技术、移动支付技术、电子车牌技术、高清视频识别技术，以车辆为单位，以开放式互联网技术为依托，实现高速公路上车辆的无感在线计费与结算，完全实现不停车即可收费。
(4)安全认证单元为实现高速联网高速通行收费数据的互联互通以及线上收费提供安全保证，并为实现跨运营商、跨省域的通行费结算提供数据安全保障。
(5)信用稽查单元将车辆的缴费行为与信用绑定，完善了信用支付出行体系。
附图说明
图1为本发明的系统架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
由图1所示，本发明的一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，包括：智能终端1、北斗地基增强网2、软件平台3、路侧摄像头4、无感自由流app5。
所述智能终端1通过通信网分别与北斗地基增强网2、软件平台3、路侧摄像头4、无感自由流app5相连接；所述软件平台3通过通信网分别与路侧摄像头4、无感自由流app5相连接；
所述通信网包括北斗RDSS短报文、移动通信网络即4G或5G、WIFI、蓝牙、有线等通信方式。其中，智能终端1与软件平台3之间采用4G或5G的通信方式；智能终端1与北斗地基增强网2之间采用北斗RDSS短报文或4G或5G的通信方式；路侧摄像头4与软件平台3之间采用4G或5G或有线的通信方式；路侧摄像头4与智能终端1之间采用WIFI或蓝牙等近场通信方式。
所述智能终端1设置在车辆上，与车辆进行唯一绑定；所述智能终端1为固定的车载终端或移动的手持终端。
所述智能终端1内置有卫星定位系统和高精度地图。所述智能终端1与北斗地基增强网2相连接，智能终端1通过内置的卫星定位系统和高精度地图以及北斗地基增强网2确定车辆的高精度时空信息，即确定车辆的高精度位置信息与对应的时间信息。
所述北斗地基增强网2包括按一定距离架设在地面上的若干个基准站和数据中心。所述基准站包括基准站智能机箱、基准站接收机、北斗天线、通信系统、电源等，所述基准站用于获取覆盖范围内的卫星的原始观测数据，并将卫星的原始观测数据发送至数据中心；所述数据中心根据卫星的原始观测数据产生GNSS卫星的精密轨道和钟差模型、电离层修正数等信息，生成整网的误差模型以及空间误差改正数，并将整网的误差模型以及空间误差改正数发送至智能终端1。
所述智能终端1根据整网的误差模型以及空间误差改正数，对其内置的卫星定位系统所定位的位置数据进行改正，从而获取车辆的高精度时空信息；本实施例中，智能终端1的定位精度可达到0.5米，为车辆提供高精度PNT服务，即定位服务、导航服务和授时服务。
所述智能终端1与软件平台3相连接，将车辆的时空信息发送至软件平台3。
所述路侧摄像头4用于拍摄过车影像，基于高清视频识别、近场识别、车牌识别、流量统计、近场识别等边缘计算技术，根据所拍摄的过车影像，实时获取高速上车辆的过车信息；所述路侧摄像头4与软件平台3相连接，将车辆的过车信息发送至软件平台3；所述路侧摄像头还将车辆的过车信息发送至智能终端1，将车辆的过车图像信息及过车监测点信息发送给智能终端1，车辆可实时获取自身的过车信息。
所述软件平台3根据车辆的过车信息和车辆的时空信息，计算车辆的通信费用；所述软件平台3与无感自由流app5相连接，将车辆的通信费用发送给无感自由流app5；
所述软件平台3包括安全认证单元31、中心单元32、信用稽查单元33。
所述安全认证单元用于对智能终端1即车辆进行身份认证，智能终端1与软件平台3进行通信时，先进行身份认证，具体方式为：智能终端1向软件平台3发送智能终端1所绑定车辆的信息，安全认证单元31根据中心单元32所记录的各个车辆的信息，对该智能终端1即该车辆进行身份认证，若智能终端1所发送的车辆信息与中心单元32所记录的车辆信息的一致，则该智能终端1即该车辆的身份认证成功；所述安全认证单元31还根据信用稽查单元33所记录的车辆的失信行为，对该智能终端1即该车辆进行身份认证，若车辆的失信行为超过设定次数，则该智能终端1即该车辆的身份无法认证成功。
所述中心单元32中记录有各个车辆的信息、各个车辆的用户信息以及不同高速路段的计费标准；所述中心单元32用于存储车辆的时空信息和车辆的过车信息，且将同一车辆的时空信息和过车信息进行关联，对同一车辆的时空信息和过车信息进行预处理，提取车辆从进入高速到驶出高速之间的PNT信息，去除行驶过程中由于定位误差产生的异常点，通过GIS系统即地理信息系统(对车辆的PNT信息进行地图线路匹配，生成该车辆的高速行驶路径；所述中心单元32根据车辆的高速行驶路径和不同高速路段的计费标准，以及根据信用稽查单元33所记录的车辆的失信行为，计算该车辆的通信费用，例如，车辆的失信行为次数超过设定值，其对应的计费标准可能会一定幅度的提高。所述中心单元将该车辆的通信费用发送至对应用户的无感自由流app5，且中心单元32还将车辆的通行费用发送至稽查单元33。
所述安全认证单元31还为各个用户分配唯一的密钥，且对各个用户的密钥进行管理；所述安全认证单元31根据中心单元32所记录的车辆的用户信息，提取车辆的用户密钥，中心单元32根据车辆的用户密钥与该用户的无感自由流app5进行通信，将该车辆的通信费用发送至对应用户的无感自由流app5，通过无感自由流app5对该车辆的通信费用进行在线缴费或自动扣费；车辆的通行费用缴费完成后，所述无感自由流app5将该车辆的缴费记录发送至软件平台3；
所述信用稽查单元33用于记录车辆的缴费记录；所述稽查单元33还根据车辆的通行费用和车辆的缴费记录，判断车辆是否存在失信行为，若车辆在设定时间范围内的逾期缴费次数超过设定数值，则该车辆为失信行为，该车辆的失信行为由信用稽查单元33进行记录，并将该车辆的失信行为发送至对应的智能终端1和对应用户的无感自由流app5。
所述无感自由流app5与软件平台3之间双向通信；所述无感自由流app5还具备用户注册、车辆绑定的功能，将注册的用户信息，以及用户与车辆的对应信息发送至中心单元32进行记录；所述无感自由流app5还具备计费标准查询、通信费用查询、高速行驶路径查询的功能，从中心单元32中获取不同高速路段的计费标准，以及对应的用户车辆的通信费用和高速行驶路径；所述无感自由流app5还具备在线充值、信用管理、路径规划与推荐的功能；所述无感自由流app5的移动支付方式可以采用支付宝、微信、银联等基于绑定用户和车辆的授权无感支付；所述无感自由流app5可以直接设置在所述智能终端1上，为车主提供路径规划和推荐。
由图1所示，基于本发明的高速公路无感自由流收费系统，其过程如下所示：
车辆上安装有智能终端1，智能终端1通过通信网与软件平台3相连接时，安全认证单元先对智能终端1即车辆进行身份认证，具体方式为：智能终端1向软件平台3发送智能终端1所绑定车辆的信息，安全认证单元31根据中心单元32所记录的各个车辆的信息，对该智能终端1即该车辆进行身份认证，若智能终端1所发送的车辆信息与中心单元32所记录的车辆信息的一致，则该智能终端1即该车辆的身份认证成功；所述安全认证单元31还根据信用稽查单元33所记录的车辆的失信行为，对该智能终端1即该车辆进行身份认证，若车辆的失信行为超过设定次数，则该智能终端1即该车辆的身份无法认证成功；
车辆进入或驶出高速公路时，路侧摄像头4通过近场识别技术获取车辆的过车信息，并将车辆的过车信息发送至软件平台3；
当车辆行驶于北斗地基增强网2覆盖范围内的高速公路上时，智能终端1基于内置的卫星定位系统和高精度地图所确定的位置信息，以及基于北斗地基增强网2所提供的整网的误差模型以及空间误差改正数，确定车辆的高精度时空信息，并将车辆的高精度时空信息发送至软件平台3；
软件平台3接收到车辆的过车信息和车辆的时空信息后，中心单元32将同一车辆的时空信息和过车信息进行关联和存储，并对同一车辆的时空信息和过车信息进行预处理，提取车辆从进入高速到驶出高速之间的PNT信息，去除行驶过程中由于定位误差产生的异常点，通过GIS系统即地理信息系统(对车辆的PNT信息进行地图线路匹配，生成该车辆的高速行驶路径；
中心单元32根据车辆的高速行驶路径和不同高速路段的计费标准，以及根据信用稽查单元33所记录的车辆的失信行为，计算该车辆的通信费用，并将该车辆的通信费用发送至对应用户的无感自由流app5；
无感自由流app5采用支付宝、微信、银联等方式进行无感支付，或用户通过无感自由流app5进行手动缴费；车辆的通行费用缴费完成后，所述无感自由流app5将该车辆的缴费记录发送至软件平台3；
信用稽查单元33记录该车辆的缴费记录；若车辆在设定时间范围内的逾期缴费次数超过设定数值，则该车辆为失信行为，该车辆的失信行为由信用稽查单元33进行记录，并将该车辆的失信行为发送至对应的智能终端1和对应用户的无感自由流app5。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，其特征在于，包括：智能终端（1）、北斗地基增强网（2）、软件平台（3）、路侧摄像头（4）、无感自由流app（5）；
所述智能终端（1）设置在车辆上，与车辆进行唯一绑定；
所述智能终端（1）内置有卫星定位系统，所述智能终端（1）与北斗地基增强网（2）相连接，智能终端（1）通过内置的卫星定位系统和北斗地基增强网（2）确定车辆的时空信息，即确定车辆的位置与时间信息；所述智能终端（1）与软件平台（3）相连接，将车辆的时空信息发送至软件平台（3）；
所述路侧摄像头（4）用于拍摄过车影像，根据过车影像获取车辆的过车信息；所述路侧摄像头（4）与软件平台（3）相连接，将车辆的过车信息发送至软件平台（3）；
所述软件平台（3）根据车辆的过车信息和车辆的时空信息，计算车辆的通行费用；所述软件平台（3）与无感自由流app（5）相连接，将车辆的通行费用发送给无感自由流app（5）；
所述无感自由流app（5）面向用户，用于根据车辆的通行费用进行缴费；
所述软件平台（3）包括中心单元（32）；
所述中心单元（32）用于存储车辆的时空信息和车辆的过车信息，且将同一车辆的时空信息和过车信息进行关联，根据同一车辆的时空信息和过车信息，生成该车辆的高速行驶路径；
所述中心单元（32）中记录有各个车辆的信息、各个车辆的用户信息以及不同高速路段的计费标准，根据车辆的高速行驶路径以及不同高速路段的计费标准，计算该车辆的通行费用，并将该车辆的通行费用发送至对应用户的无感自由流app（5）；
所述软件平台（3）包括安全认证单元（31）；
所述安全认证单元（31）为各个用户分配唯一的密钥，且对各个用户的密钥进行管理；
智能终端（1）与软件平台（3）进行通信时，先进行身份认证，具体方式为：智能终端（1）向软件平台（3）发送智能终端（1）所绑定车辆的信息，安全认证单元（31）根据中心单元（32）所记录的各个车辆的信息，对该智能终端（1）即该车辆进行身份认证，若智能终端（1）所发送的车辆信息与中心单元（32）所记录的车辆信息的一致，则该智能终端（1）即该车辆的身份认证成功；
安全认证单元（31）根据中心单元（32）所记录的车辆的用户信息，提取车辆用户的密钥，中心单元（32）根据车辆的用户的密钥与该用户的无感自由流app（5）进行通信，将该车辆的通行费用发送至对应用户的无感自由流app（5），通过无感自由流app（5）对该车辆的通行费用进行在线缴费或自动扣费；
车辆的通行费用缴费完成后，所述无感自由流app（5）将该车辆的缴费记录发送至软件平台（3）；
所述软件平台（3）还包括信用稽查单元（33），所述信用稽查单元（33）用于记录车辆的缴费记录；
所述中心单元（32）还将车辆的通行费用发送至信用稽查单元（33），所述信用稽查单元（33）根据车辆的通行费用和车辆的缴费记录，判断车辆是否存在失信行为，若车辆在设定时间范围内的逾期缴费次数超过设定数值，则该车辆为失信行为，该车辆的失信行为由信用稽查单元（33）进行记录，并将该车辆的失信行为发送至对应的智能终端（1）和对应用户的无感自由流app（5）；
所述中心单元（32）还根据车辆的失信行为计算该车辆的通行费用；所述安全认证单元（31）还根据车辆的失信行为，对该智能终端（1）即该车辆进行身份认证，若车辆的失信行为超过设定次数，则该智能终端（1）即该车辆的身份无法认证成功。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，其特征在于，所述北斗地基增强网（2）包括架设在地面上的若干个基准站和数据中心；
所述基准站用于获取卫星的原始观测数据，并将卫星的原始观测数据发送至数据中心；
所述数据中心根据卫星的原始观测数据生成整网的误差模型以及空间误差改正数，并将整网的误差模型以及空间误差改正数发送至智能终端（1）；
所述智能终端（1）根据整网的误差模型以及空间误差改正数，对其内置的卫星定位系统所定位的位置数据进行改正，获取车辆的时空信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，其特征在于，所述无感自由流app（5）与软件平台（3）之间双向通信；
所述无感自由流app（5）还具备用户注册、车辆绑定的功能，将注册的用户信息，以及用户与车辆的对应信息发送至中心单元（32）进行记录；
所述无感自由流app（5）还具备计费标准查询、通行费用查询、高速行驶路径查询的功能，从中心单元（32）中获取不同高速路段的计费标准，以及对应的用户车辆的通行费用和高速行驶路径。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，其特征在于，所述智能终端（1）与软件平台（3）之间采用移动通信网络的方式进行通信；所述智能终端（1）与北斗地基增强网（2）之间采用北斗RDSS短报文或移动通信网络的方式进行通信；所述路侧摄像头（4）与软件平台（3）之间采用有线或移动通信网络的方式进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的高速公路无感自由流收费系统，其特征在于，所述路侧摄像头（4）与智能终端（1）之间采用wifi或蓝牙的方式进行通信，所述路侧摄像头还将车辆的过车信息发送至智能终端（1）。
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