CN1146831C - 车辆通行费自动记帐方法 - Google Patents

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Abstract

一种自动记帐在交通路线或交通地区中的车辆(V1-V4)的通行费的方法，该车辆都装备有用于与中央设备(C)和在物理收费站(4)的路旁的设备(3)进行通信(12)的通信输入设备(1，11)，相对于物理站在地理上预先确定至少一个虚拟收费站(7)。该车辆的通信设备还包括信号传输GNSS系统的接收器。第一处理器(5)读取车辆(V1-V4)的位置，并通过将所读起的车辆的位置与虚拟收费站的位置相比较检测车辆是否已经进入虚拟收费站，关于虚拟收费站的数据存储在存储器(6)中。车辆通信设备经过到中央设备的数字移动传输网络通知要执行通行费记帐事务。中央设备执行通行费记帐处理，并给车辆返回处理的收据。在进入物理收费站(4)时车辆通信设备经过通信链路向路旁的设备发送收据作为已经正确支付通行费的证据。

Description

车辆通行费自动记帐方法
技术领域
本发明涉及一种车辆通行费自动记帐(debiting)的方法和设备，该车辆使用在一个地区或多个地区中，这些地区的入口装备有收费装置。在本发明中虚拟收费站和物理收费站之间具有区别，在由全球卫星导航系统指示的虚拟收费站中通过装备在车辆上通信设备处理通行费记帐事务，该通信设备通过数字移动传输网络与通行费记帐系统的中央系统进行通信，并与中央系统交换信息。然后在物理收费站校验该信息以便核实车辆的通行费是否已经正确地记帐了或以后再记帐。
背景技术
人们已经知道各种方案的通行费自动记帐站。文献PCT/DE95/00107中公开了一种在本文开头中所提及的类型的通行费记帐系统。所说的文献描述的通行费记帐系统包括在交通路线上的至少一个虚拟收费站和与该收费站相联系的监测站，该监测站是一种物理站。物理收费站配备有硬件设施，比如通信设备和成像设备，如摄象机。在虚拟收费站的车辆可以通过数字移动传输网络向中央设备发送数据。在预定的地理位置上设置虚拟收费站。借助于GPS系统(全球定位系统)，能够连续地确定车辆的位置并与虚拟收费站的位置进行比较。如果车辆的位置在任一预定的虚拟收费站内，则在车辆上的设备指示车辆此后经过数字移动传输网络建立通信联系。将包含通行费帐户的数据从车辆发送到中央设备。然后将必需支付额的收据从中央设备发送到物理站。这种技术的优点是，不管是在数字移动传输网络的GSM系统中还是在这种GPS系统中都能够利用已有的基础设施。然而，人们寻求对路旁的装备进行投资。更加看重的优点是要求具有足够的时间来实现在车辆装备和中央设备之间交换数据信息，以便能够实现所有的数据传输而不存在计算机功率和通信容量的问题。当在已有的系统中将所有的信息在一个地区(该地区是由一个物理收费站的通信区域组成)内传输时，通常会出现困难。此外，应用这种方法能够将通行费记帐和对车辆的正确交费的监测在时间和空间上分开。
在PCT/DE95/00107中描述的设备的缺陷是从中央设备将支付的收据发送到物理收费站，这就意味着在指定的地区内的每个物理收费站中必需发送和存取大量的数据，因为在支付的时间点上不清楚随后将经过哪个物理收费站。此外要求在物理收费站中的计算机具有较大的存储器和较强的检索能力。在车辆和物理收费站之间不进行直接通信，这就意味着在车辆身份和收据之间没有关联。
文献PCT/GB95/00198中描述了另外的一种车辆通行费自动记帐的设备实例，其中应用到GSM技术。在所说的文献中重点描述了在保留车辆的匿名的同时进行记帐通行费。这是通过装备在收费站的车辆鉴别器实现的，该鉴别器识别在车辆上的通信设备或识别带有用于通行费记帐的电子钱包的车辆。这种系统也具有一种能够临时将车辆鉴别器与电子钱包的识别符对应起来的设备。此外，还能够将该系统设计为如果正确地执行了通行费记帐事务则不使用车辆鉴别器，或者如果没有满意地实行通行费记帐事务则不使用电子钱包识别器。该文献还指出通信设备可以是一种GSM发射器/接收器。然而，没有描述任何类型的虚拟通行费记帐系统。这意味着应用这种方法不可能实现预先支付通行费事务或者在经过物理收费站之前将已经支付的通行费的收据给每个车辆。因此，必需要求在可利用时间内(即，当车辆在物理收费站的区域内时)完成所有的通信和各种设备的识别。因此，出现了时间不够的问题，即在很短的可利用的时间内需要管理识别车辆、执行事务处理和跟踪没有进行正确记帐处理的车辆，以便以后能够对这些车辆收费。
发明内容
根据本发明的一方面，描述了一种车辆通行费自动记帐的方法。每个车辆都装备有用于与中央设备进行通信和与在物理收费站的路旁设备进行通信的通信设备，其中相对于物理站在地理上预先确定至少一个虚拟收费站，该方法包括如下步骤：车辆的通信设备包括检测车辆是否已经进入虚拟收费站的装置，并且在进入虚拟收费站时车辆上的用于全球导航卫星系统的接收器经过数字移动传输网络向中央设备通知要执行通行费记帐处理事务，中央设备执行车辆的通行费记帐处理并通过它的通信设备给车辆返回处理收据，和在进入物理收费站时车辆上的第一通信设备经过通信链路给路旁的设备发送收据作为已经正确支付通行费的证据。
与公知技术相比本发明的一个优点是数字移动传输网络没有象最接近的相关公知技术那样加载负载。进一步优点在于本发明不需要与在本文开始所描述的相关公知技术的物理收费站中的存储设备所要求的相同的存储器和检索能力。
附图说明
图1所示为根据本发明的一个方面的通行费记帐的原理示意图。
图2所示为通行费记帐系统的中央设备、物理收费站和在车辆中的设备的结构实例图。
具体实施方式
下文将借助于附图描述本发明的多个不同实施例。
需要一种监督系统来对允许车辆进入交通线路或行车带的通行费进行自动记帐。根据车辆通行费自动记帐的一种执行方法和设备，监督设备包括车辆装备和路旁设备。车辆装备包括：
--在车辆V1-V4上的第一通信设备1，用于与在物理收费站4的路旁设备3进行局部通信。第一通信设备1包括通过微波进行局部通信的应答器或应用除了微波以外的传输介质比如超声波、光感应传输等的模拟设备。优选应用DSRC(专用短距离通信)，该DSRC采用微波作为传输介质。其它可以用作在车辆V1-V4和路旁设备3之间的局部通信链路2的传输介质有UWB波(超宽频带无线电)、超声波、紫外光、激光或普通可见光，
--第一处理器5，用于计算和/或扣除通行费和在车辆的内部单元和外部设备之间控制通信，
--存储数据的存储单元6，比如存储用户身份、虚拟收费站7的位置、费率等以计算所说的通行费。用户身份包括车辆身份、钱包身份或应答器身份，
--GNSS(全球导航卫星系统)的接收器，该GNSS接收器由用于接收来自导航卫星19的信号接收9的GPS接收器8，
--在蜂窝状网络中的发射器/接收器CN，通常为GSM电话11的形式，用于与在通行费记帐系统中的中央设备C进行中央通信12
除此以外，可取的是，还包括
--用于读取智能卡并从智能卡中记帐的读出器13，这里将适当的CN单元和读出器13集成在移动电话15中，并且
--在车辆中的这些所说的设备应用已有的车辆LAN(局域网)在车辆之间进行通信，这里经过CAN数据总线或ITS总线或经过合适的接口或电缆进行通信。
物理收费站4包括：
--路旁设备3，该设备3具有与在前述的车辆V1-V4中的一辆车辆中的第一通信设备1进行局部通信2的第二通信设备6。比较可取的是应用以微波作为传输介质的DSRC(专用短波通信)。其它可以用在车辆V1-V4和路旁设备3之间的局部通信链路2上的传输介质的有UWB波(超宽频带无线电)、超声波、紫外光、激光或普通光，
--视频设备17a-17c以及用于再现车辆V1-V4的特征要素比如车号牌和用于检测车辆物理形状的合适的发光设备，其包括具有对汽车牌照号码或类似特征进行识别的OCR(光学字符识别)功能的必需的图象处理设备18，
--在路旁的设备3中的第二处理器19，该处理器19借助于下述所测量的信息确定车辆V3和V4在物理收费站内的位置：
a)在车辆V3、V4中的第一通信设备1和在路旁设备3中的第二通信设备16之间的局部通信2，
b)来自图象处理设备18的信息，以及
c)从借助于通信设备1，16所测得的测量值和来自图象处理设备18的信息之间的对应关系，
--在路旁设备3中的存储单元20，该存储单元20用于存储通过在第一1和第二16通信设备之间的局部通信2所得到的涉及位置的数据，
--在路旁设备3中装置21，其适合于将登记的数据传输到中央设备例如，通过GSM、WAN或光纤网络和
--加密装置，其用于在物理收费站4和中央设备C之间的数据的加密传输。
在本文中的“加密”不仅有加密消息以便防止窃听的概念，该术语“加密”还意味着鉴认，即经加密的消息附带有校验总数或数字签名，该校验总数或数字签名是用于校验该消息是否已经错乱并核实消息发送者是否是所规定的消息发送者。
除了上述设备外，中央设备C还包括如下形式的所需设备：第三处理器23、中央存储单元24、SAM安全应用模块25、与车辆的GSM电话11和物理收费站的通信设备21进行中央通信12的通信设备26，这些能够实现将从路旁的设备3到中央设备的数据的传输22。
通行费记帐程序如下：
在车辆的存储设备中所需的信息比如收费所需的费率和虚拟收费站7的位置预先存储或通过GSM网络或RDS-TMC(射频数据系统-交通信息频道)链路或微波发射器或类似的手段连续地更新。
借助于车辆的GPS接收器8或其它的GNSS接收器连续地得到车辆的位置信息。当车辆的位置与一个虚拟收费站7的位置重合时，将收费站的位置存储在车辆的存储单元6中，如在附图1中所示的车辆V2，中央设备C与车辆的GSM电话11或其它的在蜂窝状网络中使用的发射器/接收器联系。所确定的虚拟通行费记帐的位置位于在车辆随后将要经过的物理收费站4之前的适当距离。在虚拟收费站7中车辆V1-V4例如经过GSM网络记帐通行费。从车辆V1-V4将具有至少一个应答器身份和时间表并经加密的信号发送到中央设备C。随后借助于中央设备C的处理器在车辆的存储单元6中从在车辆上的智能卡中进行支付处理，该处理器从与应答器身份一致的预支付帐户中记帐或扣除基于所存储的费率正确无误的通行费，该车辆能够通过GSM网络进行通信。通过车辆的处理器5计算通行费。可替换的是，可以从车辆发送车辆的身份，而不是发送应答器身份。
在车辆V2中应该有一种设备例如，MMI，它能够通知驾驶员已经进入在地理上所确定的包括虚拟收费站7的地区，并指示应该进行交费。这样的好处在于不会指责驾驶员缺乏经验，并且驾驶员能够决定所采取的支付方式，例如通过帐户或智能卡支付，最后还有一个好处是并不需要一直将智能卡放在读出器中。
当中央设备处理器23登记车辆已经正确无误地支付了通行费时，通过GSM网络将经加密的确认发送回来作为收据，即带有特定的应答器身份的车辆V1-V4已经记帐了一定总额的通行费。这就意味着车辆本身带有收据，即在车辆V1-V4驶入随后的物理收费站4的地区之前已经支付了通行费。应用这种程序在物理收费站4仅需要测量以验证所经过的车辆是否已经支付了与该车辆种类相对应的通行费。
当车辆到达物理收费站4时，在路旁设备的包括发射器的装置请求时或在连续的时间间隔内将经加密的信号从车辆的通信设备1发送到路旁的设备3的通信设备16中，由于通信范围受到限制，在该时间间隔内继续进行通信2。该信号包括经加密的消息包含关于应答器身份的数据、支付收据以及可取的是还有关于车辆种类的信息。最后所述的信息可以用于收费站4的视频装置17a-17c，以校验车辆的种类。通过对车辆的身份比如车辆的牌照或其它物理特征进行成像，甚至通过检测车辆的物理形状以核实由在车辆V1-V4和如上所述的路旁的设备3之间的通信链路2所给定的车辆种类，应用视频监控监测通过物理收费站4的车辆V1-V4的通道。可替换的程序是仅对还没能登记正确的通行费支付收据的车辆进行成像。
在车辆V1-V4和路旁设备3之间的通信包含输入车辆的位置。应用与进行分析的路旁设备3的处理器1通信的图象处理设备18，借助于对视频监测的结果的图象处理进行模拟位置检测。通过将部分从在车辆和路旁的设备之间的所说的通信2中得来的输入位置和部分从由视频监测所确定的位置中得来的输入位置信息彼此相互关联起来，将与特定的车辆V1-V4的通信2链接到由视频监测系统所成像的车辆。应用当今的技术的这种对应非常理想，因为如今应用视频监测仍然不能保证百分之百地识别车辆牌号，也不可能百分之百地实现车辆/路旁设备通信。如果这些可能的话，则足够可以使由车辆/路旁通信2所指示的车辆牌号与由视频监测系统所识别的车辆牌号相对应起来。这种对应关系是所需的以便避免危险，比如将禁止处理存储在车辆设备中的车辆数据。
如果不可能将特定的车辆的正确记帐与特定的视频监测的汽车牌号对应起来，则连同应答器身份和地区和时间表一起将该车辆的成像发送到中央设备作为随后的收取通行费的基础。如果已经执行了正确的记帐操作，然后擦除存储在路旁设备的存储器中的成像和其它信息以便保持用户的完整性。
在给出的实施例中在车辆V1-V4和路旁设备3之间应用微波通信。
与已有的公知的系统相比所描述的系统的优点在于它具有足够的时间来进行不同长度的处理数据的通信。因此，在短暂的时间内在第一和第二通信设备之间传输其它的数据不存在困难，根据所述的实施例在物理收费站4内部与微波链路连接。此外，对所登记的车辆位置的成像处理很少需要，并且给在路旁的设备3中央设备C之间的通信网络增加的负载较少。
根据本发明的该方面所提供的技术的其它优点在于允许对多车道公路上的车辆通行费自动记帐，并且能够实时地记帐和支付通行费，这有助于增加在该系统中的用户匿名性。

Claims (18)

1.一种在交通线路上或交通区中的车辆(V1-V4)的通行费自动记帐的方法，其中每个车辆(V1-V4)都装备有用于与中央设备(C)进行通信(12)和与在物理收费站(4)的路旁设备(3)进行通信(2)的通信设备，其中相对于物理站(4)在地理上预先确定至少一个虚拟收费站(7)，其特征在于该方法包括如下步骤：
车辆的通信设备包括检测车辆(V1-V4)是否已经进入虚拟收费站(7)的装置，并且在进入虚拟收费站时车辆上的用于全球导航卫星系统的接收器(11)经过数字移动传输网络向中央设备(C)通知要执行通行费记帐处理事务，
中央设备(C)执行车辆(V1-V4)的通行费记帐处理并通过它的通信设备给车辆返回处理收据，和
在进入物理收费站(4)时车辆上的第一通信设备(1)经过通信链路(2)给路旁的设备(3)发送收据作为已经正确支付通行费的证据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于车辆的通信设备包括传输信号的全球导航卫星系统的接收器(11)，第一处理器(5)从该接收器中读取车辆(V1-V4)的位置，并通过将所读取的车辆的位置与虚拟收费站的位置相比较检测车辆是否已经进入虚拟收费站(7)，关于虚拟收费站的数据存储在存储器(6)中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在进行通行费记帐处理时至少将一个应答器身份和时间表从车辆发送到中央设备。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于在进行通行费记帐处理时中央设备(C)对含有一定款项的且与应答器身份相对应的设备记帐。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在进行通行费记帐处理时至少将一个车辆身份或钱包身份和时间表从车辆发送到中央设备(C)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在进行通行费记帐处理时中央设备(C)对车辆身份或钱包身份相对应的并含有款项的设备记帐。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于从中央设备(C)发送到车辆(V1-V4)并存储在车辆的存储器(6)中的收据包含标识车辆的数据和记帐到车辆的费用有关的数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于从车辆(V1-V4)发送到物理收费站(4)的通信设备(16)的收据包含标识车辆的数据和记帐到车辆的费用有关的数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于对组成收据的信号进行加密。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于对组成收据的信号进行加密，并且该信号包含数字签名和加密的校验总数。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于收据还包含关于车辆(V1-V4)类型的数据。
12.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于对在车辆(V1-V4)和中央设备(C)之间的通信进行加密。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过由成像所得到的车辆身份和由车辆收据所提供的数据之间的关联在物理收费站(4)中识别经过的每辆车辆(V1-V4)。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在车辆(V1-V4)中的第一通信设备(1)和在中央设备(C)中的通信设备(26)之间的通信(12)经过蜂窝状移动传输网络进行通信。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于进行通信的蜂窝状移动传输网络是GSM网络。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在车辆(V1-V4)中的第一通信设备(1)和在物理收费站(4)中的第二通信设备(16)之间的通信(12)借助于如下载体介质中的一种进行：微波、超宽频带无线电、超声波、紫外光、激光、普通光和感应传输。
17.根据权利要求2所述的方法，其特征在于车辆的存储单元(6)中存储所必需的信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于车辆的存储单元(6)中所存储的信息是通行费记帐所需的费率和虚拟收费站(7)的位置。
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