CN115565262A - 停车收费自动巡检机器人及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种停车收费自动巡检机器人及方法，机器人包括：轮式驱动的机器人本体、用于控制该机器人本体移动的中心控制模块、分别与中心控制模块之间通信连接的视频定位模块、移动通信模块和ETC通信模块；视频定位模块用于实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至中心控制模块以确定当前位置并按巡航路线移动，根据检测区域的车位状态更新停车收费信息；ETC通信模块的设置高度在预设识别范围内，以使ETC通信模块用于在靠近停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处与该车辆内的ETC终端通信。本申请能够有效提高停车收费自动巡检的通信可靠性、效率、及自动化程度，并能够有效提高自动停车收费中ETC识别的可靠性。

Description

停车收费自动巡检机器人及方法

技术领域

本申请涉及城市道路电子收费技术领域，尤其涉及停车收费自动巡检机器人及方法。

背景技术

在路侧停车的电子收费业务中，典型的收费设备包括高位视频、矮桩视频和地磁设备等。为了解决较窄、树枝繁茂道路无法安装高位视频的问题，部分城市提出了电动自行车改装的移动式车位检测和抓拍收费设备，通过视频图像识别车牌，通过北斗定位、RFID等技术融合识别车位，实现对车位和车牌信息的采集，生成缴费记录。智能巡测车可有助于解决居民区、小巷等复杂道路场景下的停车管理问题。

目前，为了提高停车收费的自动化程度，一种现有技术可以采用现有的高位视频和矮桩视频设备等方式进行停车自动收费管理，但该种方式中，由于高位视频和矮桩视频设备的固定设置位置及采集距离不够灵活等问题，无法保证与车载ETC终端进行通信的可靠性；而另一种现有技术提供了多种无人巡检车用于路侧泊位管理，然而，这些无人巡检车通常采用卫星导航系统进行定位，当停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱时，则无人巡检车无法进行准确定位移动，依然需要人工干预，进而无法有效提高停车收费的效率及实现完全自动化。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供了停车收费自动巡检机器人及方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本申请的一个方面提供了一种停车收费自动巡检机器人，包括：轮式驱动的机器人本体、用于控制该机器人本体移动的中心控制模块、分别与该中心控制模块之间通信连接的视频定位模块、移动通信模块和ETC通信模块；

所述视频定位模块设置在所述机器人本体上，用于实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；当检测到设定区域内的停车泊位有车辆停放时，记录并更新车辆的停车位编号、车辆特征(颜色、车型、ETC终端号等)、车牌号和停车时长等信息，当检测到车辆驶离、停车位重新空置时，中心控制模块根据之前的检测结果生成停车收费记录，并经由所述移动通信模块发送给停车管理中心。

所述ETC通信模块设置在所述机器人本体上，且该ETC通信模块的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块，该中心控制模块经由所述移动通信模块将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

在本申请的一些实施例中，所述环境数据包括：所述停车区域内的环境影像数据；

相对应的，所述视频定位模块用于实时采集所述停车区域的环境影像数据，并将该环境影像数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于预设的位置识别方式根据该所述环境影像数据确定当前位置并按巡航路线移动。

在本申请的一些实施例中，所述环境数据包括：预设在所述停车区域内的光标签发出的光定位信号；

相对应的，所述视频定位模块用于实时采集所述停车区域的光定位信号，并将该光定位信号发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述光定位信号确定当前位置并按巡航路线移动。

在本申请的一些实施例中，还包括：设置在所述机器人本体上的导航定位模块，该导航定位模块包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的卫星导航定位单元和惯性导航定位单元；

所述卫星导航定位单元用于将实时采集的卫星定位数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述卫星定位数据确定当前位置并按巡航路线移动；

所述惯性导航定位单元用于将实时采集的惯性定位数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述惯性定位数据确定当前位置并按巡航路线移动。

在本申请的一些实施例中，所述中心控制模块还用于：

若同时接收到所述视频定位模块发送的环境数据和所述导航定位模块发送的定位数据，则根据所述环境数据确定对应的位置数据，并将该位置数据与所述定位数据之间进行数据融合处理，并根据对应的数据融合结果确定当前位置。

在本申请的一些实施例中，还包括：与所述中心控制模块之间通信连接的车辆识别模块；

所述车辆识别模块设置在所述机器人本体上，用于识别停放至所述停车区域内的车辆的车牌信息和车辆参数信息，并将该车牌信息和车辆参数信息发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块对比所述车牌信息与接收自所述ETC通信模块的停车收费信息中的车牌信息，并根据对应的比较结果判断所述车辆是否为套牌车辆，记录对应的判断结果并生成停车缴费交易记录。

在本申请的一些实施例中，还包括：与所述中心控制模块之间通信连接的驱动控制模块；

所述驱动控制模块设置在所述机器人本体上且与所述机器人本体的底盘和车轮连接，该驱动控制模块用于根据所述中心控制模块发送的移动指令控制底盘和车轮运转。

在本申请的一些实施例中，还包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的障碍检测模块和声光模块；所述障碍检测模块和声光模块均设置在所述机器人本体上；

所述障碍检测模块在检测到障碍信号后，将该障碍信号发送至所述中心控制模块，以使所述中心控制模块根据该障碍信号向所述声光模块发送启动指令，使得所述声光模块进行声光告警；

其中，所述障碍检测模块包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的视频检测单元和雷达检测单元。

在本申请的一些实施例中，设置在所述机器人本体上的电源模块设有充电接口。

本申请的另一个方面提供了一种停车收费自动巡检方法，应用所述的停车收费自动巡检机器人实现，该停车收费自动巡检方法包括：

所述视频定位模块实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；当检测到设定区域内的停车泊位有车辆停放时，记录并更新车辆的停车位编号、车辆特征(颜色、车型、ETC终端号等)、车牌号和停车时长等信息，当检测到车辆驶离、停车位重新空置时，中心控制模块根据之前的检测结果生成停车收费记录，并经由所述移动通信模块发送给停车管理中心。

以及，所述ETC通信模块在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块经由所述移动通信模块将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

本申请提供的停车收费自动巡检机器人，通过采用轮式驱动的机器人本体，并采用中心控制模块控制该机器人本体移动，能够有效提高停车收费自动巡检机器人的移动灵活性及有效性，能够在水平方向上近距离实现与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过限定ETC通信模块的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，能够实现在水平方向上近距离实现ETC识别的基础上，还能够实现在竖直方向上近距离进行ETC识别，进而能够进一步提高与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过采用视频定位模块，能够使得机器人在停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱时依然能够有效实现自身定位并保证按巡航路线移动的准确性及可靠性，进而本申请提供的停车收费自动巡检机器人，能够有效提高停车收费自动巡检的效率、可靠性及自动化程度，并能够有效提高自动停车收费中ETC识别的可靠性。

本申请的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本申请的实践而获知。本申请的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本申请实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本申请能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本申请的原理。为了便于示出和描述本申请的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本申请实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本申请实施例提供的停车收费自动巡检机器人的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的停车收费自动巡检机器人的外形形式示例图。

图3为本申请应用实例提供的停车收费自动巡检机器人的第一工作流程举例示意图。

图4为本申请应用实例提供的停车收费自动巡检机器人的第二工作流程举例示意图。

图5为本申请应用实例提供的停车收费自动巡检机器人的第三工作流程举例示意图。

附图标号：

101、中心控制模块；

102、移动通信模块；

103、车辆识别模块；

104、导航定位模块；

105、视频定位模块；

106、声光模块；

107、驱动控制模块；

108、底盘和车轮；

109、障碍检测模块；

110、ETC通信模块；

111、电源模块。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本申请做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本申请关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本申请的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

为了解决较窄、树枝繁茂道路无法安装高位视频的问题，部分城市提出了电动自行车改装的移动式车位检测和抓拍收费设备，通过视频图像识别车牌，通过北斗定位、RFID等技术融合识别车位，实现对车位和车牌信息的采集，生成缴费记录。这种智能巡检车后座上，装有一个白色移动视频设备，设备顶部三面分别装有三个摄像头，组合起来完成对车牌号的拍照计费。停车管理员驾驶巡检车边骑边拍，停车信息自动采集。智能巡测车可实现人均管理150个泊位，有助于解决居民区、小巷等复杂道路场景下的停车管理问题。智能巡测车的不足是，需要对骑车人进行培训，骑车时需要保持匀速，不能太快(小于25公里/小时)，不能左右晃，骑车拍照时需要与车位保持70公分至一米二三距离，才能保证拍照识别的效果，下大雨时还需要防止雨淋。电动自行车一般24小时内只需要换一次电池，为了实现电动自行车快速换电，管理方也会就近配备充电柜。

在现有方式中，提出了一种基于移动视频和高精度定位的路侧巡检停车收费方法，是一种视频和地磁信号结合的巡检方案，依然采用了人工驾驶的巡检车方案；还提出了一种城市道路停车ETC巡查车收费系统及收费方法，是一种滑轨式移动的巡检方案；还提出了一种路侧停车轨道式巡检机器人和路侧停车智能巡检机器人装置也采用了滑轨式移动巡检。而基于机器人的路侧停车收费管理系统及方法提出了机器人收费的概念，但没有明确说明机器人的驱动方式是轮式还是履带式，以及是否支持光标签，是否支持ETC收费等。还有一种基于停车机器人的城市道路路侧停车管控方法提出了巡逻机器人，但是其行驶方式是与行车道平行的停车位中心线为巡回路线在停车车辆底部进行来回穿梭，容易发生与入位出位车辆的碰撞和刮擦事故。

因此，为了提高停车收费的自动化程度，一种现有技术可以采用现有的高位视频和矮桩视频设备等方式进行停车自动收费管理，但该种方式中，由于高位视频和矮桩视频设备的固定设置位置及采集距离不够灵活等问题，无法保证与车载ETC终端进行通信的可靠性；而另一种现有技术提供了多种无人巡检车用于路侧泊位管理，然而，这些无人巡检车通常采用卫星导航系统进行定位，当停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱时，则无人巡检车无法进行准确定位移动，依然需要人工干预，进而无法有效提高停车收费的效率及实现完全自动化。

基于此，为了提高停车收费自动巡检的通信可靠性并提高ETC识别的可靠性，本申请设计一种停车收费自动巡检机器人，为了给路侧停车和封闭停车场提供融合导航和自主收费功能的机器人，采用轮式驱动，且具备本地光标签定位能力，可进行自动收费，自动充电的全天候收费操作。本申请机器人的适用范围为：封闭式地面和地下停车场、城市道路路侧停车场、高速公路收费站等区域，具备自主定位、自主驱动、自主充电、自动收费和自动核查的功能。

基于此，本申请实施例提供一种停车收费自动巡检机器人，参见图1，所述停车收费自动巡检机器人具体包含有如下内容：

轮式驱动的机器人本体、用于控制该机器人本体移动的中心控制模块101、分别与该中心控制模块101之间通信连接的视频定位模块105、移动通信模块102和ETC通信模块110；

所述视频定位模块105设置在所述机器人本体上，用于实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；

所述ETC通信模块110设置在所述机器人本体上，且该ETC通信模块110的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块110用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块101，该中心控制模块101经由所述移动通信模块102将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

具体来说，当所述中心控制模块根据所述环境数据检测到所述停车区域内的停车泊位有车辆停放时，控制所述机器人本体移动至该车辆附近，并控制所述ETC通信模块在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，其中，该停车收费信息中至少包含有ETC终端号等信息，而后，所述中心控制模块记录并更新该车辆的停车位编号、车辆特征、车牌号和停车时长等信息，所述车辆特征包括：颜色、车型和ETC终端号等，当所述中心控制模块根据所述环境数据检测到所述车辆驶离且对应的停车泊位重新空置时，所述中心控制模块生成针对该车辆的停车收费记录，并将该停车收费记录经由所述移动通信模块发送至停车管理中心。

其中，所述ETC通信模块110的设置高度在预设识别范围内的具体设置方式可以为：

首先根据市面上各类型的车辆尺寸确定一各高度的预设识别范围，例如在1m至3m之间，然后在ETC通信模块110与所述机器人本体之间设置可沿竖直方向移动的伸缩杆，该伸缩杆的伸缩范围基于所述ETC通信模块110的高度的预设识别范围预先选取，使得所述ETC通信模块110能够在竖直方向上的高度距地面为1m至3m之间。当然，也可以将该ETC通信模块110设置为与所述机器人本体之间固定连接且高度为1.5m左右，以降低停车收费自动巡检机器人整体的设置成本。

从上述描述可知，本申请实施例提供的停车收费自动巡检机器人，通过采用轮式驱动的机器人本体，并采用中心控制模块101控制该机器人本体移动，能够有效提高停车收费自动巡检机器人的移动灵活性及有效性，能够在水平方向上近距离实现与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过限定ETC通信模块110的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块110用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，能够实现在水平方向上近距离实现ETC识别的基础上，还能够实现在竖直方向上近距离进行ETC识别，进而能够进一步提高与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过采用视频定位模块105，能够使得机器人在停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱时依然能够有效实现自身定位并保证按巡航路线移动的准确性及可靠性，进而本申请提供的停车收费自动巡检机器人，能够有效提高停车收费自动巡检的效率、可靠性及自动化程度，并能够有效提高自动停车收费中ETC识别的可靠性。

为了进一步提高视频定位的准确性及可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，所述环境数据包括：所述停车区域内的环境影像数据；

相对应的，所述视频定位模块105用于实时采集所述停车区域的环境影像数据，并将该环境影像数据发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101基于预设的位置识别方式根据该所述环境影像数据确定当前位置并按巡航路线移动。

具体来说，中心控制模块101基于预设的位置识别方式根据该所述环境影像数据确定当前位置并按巡航路线移动可以包括：将所述环境影像数据进行预处理以得到对应的环境图像数据，将该环境图像数据输入预设的机器学习模型，以使该机器学习模型输出该环境图像数据对应的位置信息；其中，该机器学习模型预先基于带有位置信息标注的所述停车区域内的各个历史环境图像数据进行训练得到，且该机器学习模型可以采用卷积神经网络等。

为了进一步提高视频定位的效率及可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，所述环境数据还可以包括：预设在所述停车区域内的光标签发出的光定位信号；

相对应的，所述视频定位模块105用于实时采集所述停车区域的光定位信号，并将该光定位信号发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101基于所述光定位信号确定当前位置并按巡航路线移动。

具体来说，一方面，在巡检过程中，视频定位模块105会根据周围的信息变化，不断学习并生成视频独立定位的巡检路线；另一方面，当车辆行驶到光标签附近时，视频定位模块105根据接收到的光标签的光信号强度、角度等信息，计算视频模块与光标签的相对角度，并根据自身高度和光标签的绝对位置，计算并更新机器人的位置。光标签可以是LED可见光，也可以是红外光，可见光通信定位属于公知技术，如对每个LED灯进行编码，将ID调制在灯光上，灯会不断发射自己的ID，视频接收模块对该光信号进行解调，识别编码从而确定光源的绝对位置，然后根据算法计算自身与光源的对应角度等信息。定位算法包括：根据接收到的光信号强度进行三边定位的RSS算法、到达角AOA定位算法等。光标签定位适合地下停车场、室内停车场、夜晚等干扰光不强的场合，可对视频定位结果进行校准，降低视频定位的累计和系统误差。一般的光标签定位技术中，3-4个光源可实现厘米级的高精度定位。在特定停车场环境中，还可以用2个光标签实现定位校准功能。

为了进一步提高自动巡检的适用全面性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，参见图1，所述停车收费自动巡检机器人还具体包含有如下内容：

设置在所述机器人本体上的导航定位模块104，该导航定位模块104包括：分别与所述中心控制模块101之间通信连接的卫星导航定位单元和惯性导航定位单元；

所述卫星导航定位单元用于将实时采集的卫星定位数据发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101基于所述卫星定位数据确定当前位置并按巡航路线移动；

所述惯性导航定位单元用于将实时采集的惯性定位数据发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101基于所述惯性定位数据确定当前位置并按巡航路线移动。

其中，卫星导航定位单元可采用一般的定位技术，也可采用厘米级的高精度定位技术(如RTK等)，在有卫星信号的区域，卫星导航定位单元计算自身位置并发送给中心控制模块101。

为了进一步提高自动巡检定位的可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，所述中心控制模块101还用于执行如下内容：

若同时接收到所述视频定位模块105发送的环境数据和所述导航定位模块104发送的定位数据，则根据所述环境数据确定对应的位置数据，并将该位置数据与所述定位数据之间进行数据融合处理，并根据对应的数据融合结果确定当前位置。

具体来说，将该位置数据与所述定位数据之间进行数据融合处理可以采用加权平均等方式进行处理。

为了进一步提高停车缴费交易记录的可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，参见图1，所述停车收费自动巡检机器人还具体包含有如下内容：

与所述中心控制模块101之间通信连接的车辆识别模块103；

所述车辆识别模块103设置在所述机器人本体上，用于识别停放至所述停车区域内的车辆的车牌信息和车辆参数信息，并将该车牌信息和车辆参数信息发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101对比所述车牌信息与接收自所述ETC通信模块110的停车收费信息中的车牌信息，并根据对应的比较结果判断所述车辆是否为套牌车辆，记录对应的判断结果并生成停车缴费交易记录。

为了进一步提高自动巡检的驱动可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，参见图1，所述停车收费自动巡检机器人还具体包含有如下内容：

与所述中心控制模块101之间通信连接的驱动控制模块107；

所述驱动控制模块107设置在所述机器人本体上且与所述机器人本体的底盘和车轮108连接，该驱动控制模块107用于根据所述中心控制模块101发送的移动指令控制底盘和车轮108运转。

为了进一步提高自动巡检的避障可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，参见图1，所述停车收费自动巡检机器人还具体包含有如下内容：

分别与所述中心控制模块101之间通信连接的障碍检测模块109和声光模块106；所述障碍检测模块109和声光模块106均设置在所述机器人本体上；

所述障碍检测模块109在检测到障碍信号后，将该障碍信号发送至所述中心控制模块101，以使所述中心控制模块101根据该障碍信号向所述声光模块106发送启动指令，使得所述声光模块106进行声光告警；

其中，所述障碍检测模块109包括：分别与所述中心控制模块101之间通信连接的视频检测单元和雷达检测单元。

为了进一步提高停车收费自动巡检机器人的应用可靠性，在本申请实施例提供的一种停车收费自动巡检机器人中，设置在所述机器人本体上的电源模块111设有充电接口。

基于上述实施例提供的停车收费自动巡检机器人，本申请还提供一种应用停车收费自动巡检机器人实现的停车收费自动巡检方法的实施例，所述停车收费自动巡检方法具体包含有如下内容：

步骤100：所述视频定位模块105实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；当检测到设定区域内的停车泊位有车辆停放时，记录并更新车辆的停车位编号、车辆特征(颜色、车型、ETC终端号等)、车牌号和停车时长等信息，当检测到车辆驶离、停车位重新空置时，中心控制模块101根据之前的检测结果生成停车收费记录，并经由所述移动通信模块102发送给停车管理中心。

步骤200：所述ETC通信模块110在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块101，以使该中心控制模块101经由所述移动通信模块102将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

本申请提供的停车收费自动巡检方法的实施例具体可以用于执行上述实施例中的停车收费自动巡检机器人的实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述停车收费自动巡检机器人实施例的详细描述。

从上述描述可知，本申请实施例提供的停车收费自动巡检方法，通过采用轮式驱动的机器人本体，并采用中心控制模块101控制该机器人本体移动，能够有效提高停车收费自动巡检机器人的移动灵活性及有效性，能够在水平方向上近距离实现与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过限定ETC通信模块110的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块110用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，能够实现在水平方向上近距离实现ETC识别的基础上，还能够实现在竖直方向上近距离进行ETC识别，进而能够进一步提高与车辆内的ETC终端之间通信的可靠性及有效性；通过采用视频定位模块105，能够使得机器人在停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱时依然能够有效实现自身定位并保证按巡航路线移动的准确性及可靠性，进而本申请提供的停车收费自动巡检机器人，能够有效提高停车收费自动巡检的效率、可靠性及自动化程度，并能够有效提高自动停车收费中ETC识别的可靠性。

为了进一步说明本方案，本申请还提供一种应用停车收费自动巡检机器人实现停车收费自动巡检方法的具体应用实例，具体涉及路侧停车和停车场收费自动巡检机器人及方法，本申请应用实例是为了给路侧停车和封闭停车场提供融合导航和自主收费功能的机器人。所述机器人采用轮式驱动，具有自主定位、自主路径规划、自动识别停车车辆车牌和车位信息，自动生成收费信息记录并上传至后台系统，并可自动充电。该申请可实现封闭停车场和路侧停车位24小时不间断自动化值守收费，无需人工干预，具有识别准确率高和成本低的优点。

本申请应用实例的技术方案如下：

一种用于道路停车收费的自主驱动轮式机器人，包括：中心控制模块(MCU)、定位模块、视频识别模块，通信模块等，至少包括：

中心控制模块(MCU)，用于处理感知数据和定位数据，并产生车轮驱动指令，让机器人自主移动或者停止；

导航定位模块，用于卫星导航定位、惯性导航定位等，确定机器人的位置；

视频定位模块，用于在机器人静止或者移动时对外部环境进行识别并确定自身位置；

车辆识别模块，用于识别车辆颜色、车型和车牌信息，以及车位信息等；

障碍检测模块，用于通过视频、红外、激光等形式检测行驶途中是否有行人或者其他障碍物；

移动通信模块，用于与停车管理中心以及其他移动通信终端进行通信和数据交互；

ETC通信模块，用于ETC收费交易；

驱动控制模块，用于接收中心控制模块的信息，并驱动机器人向预设位置移动。

底盘和车轮，支撑其他模块并使机器人移动；

电源模块，给机器人提供电力；

声光模块，用于提醒路人或者紧急避障。

停车收费自动巡检机器人，具备自主驱动与停驶，自主检测车牌和停车车辆信息，生成收费记录并上传至后台处理中心，自主充电和自主躲避障碍；其位置判断可以通过导航定位模块定位的卫星导航信息获得，也可以通过视频定位模块接收特定路侧光终端的信号计算获得，也可以通过射频定位模块计算获得；其视频定位模块接收预设编码的红外或者可见光的信息，获知路侧光终端的位置，并根据接收光信号强度、相位或者角度的变化，确定自身位置；其中心控制模块在收到不同定位模块的定位信息时，会按照不同定位信息的优先级进行融合处理，并控制车辆行驶方向和速度；在放置到特定停车场或者路侧停车区域时，其巡检路径事先设定，并在巡检过程中进行自动学习和微调；其障碍物检测模块可识别行人或者车辆等障碍物时，采用声光提示预警，并停止或者绕行避障；其ETC交易模块在检测到车辆安装ETC电子标签时，可查询车辆是否有待缴费记录，有则可自动完成停车收费；当检测到车辆未安装ETC标签时，识别记录其车牌信息，并生成停车缴费记录，上传至停车管理中心。

停车收费自动巡检机器人的检测流程为：机器人在被放置到收费区域之前，进行收费区域的位置配置，初始化其巡检路线和充电位置；机器人根据路侧光标签的位置信息确定自身的初始精确位置；机器人设定的路线巡检路侧停车车位，当检测到设定区域内的停车泊位有车辆停放时，记录并更新车辆的停车位编号、车辆特征(颜色、车型、ETC终端号等)、车牌号和停车时长等信息，当检测到车辆驶离、停车位重新空置时，中心控制模块101根据之前的检测结果生成停车收费记录，并经由所述移动通信模块102发送给停车管理中心。当检测到车辆有未交费订单且安装ETC车载终端时，可自动进行ETC收费。机器人供电不足时，自行到充电位置充电。

具体来说，本申请应用实例的应用场景为封闭式停车场、城市道路路侧停车场等，考虑到地下封闭式停车场有斜坡，路侧停车有路缘石，轮式驱动更容易通过这些区域。其次，某些停车区域(如地下)的移动通信和卫星导航信号较弱，即使采用RTK等高精度卫星定位极速也无法保证通信可靠性，因此本申请应用实例设计的机器人加入了视频导航和惯性导航；另外在开机初始化定位或者拐弯处时，会接收特定位置的光标签信号，从而实现特定位置的精准定位和位置校准，因此本申请应用实例的机器人可在无移动通信网络或者无卫星信号的环境下进行自主驱动以实现停车收费。

参见图1，本申请应用实例提供的轮式机器人，至少包括：中心控制模块101、移动通信模块102、车辆识别模块103、导航定位模块104、视频定位模块105、声光模块106、驱动控制模块107、底盘和车轮108、障碍检测模块109、ETC通信模块110和电源模块111。

其中，中心控制模块(MCU)101，用于接收不同定位模块(导航定位模块104、视频定位模块105)的定位信息，并进行信息融合处理，判断自身位置和行驶方向；中心控制模块101还用于接收车辆识别模块103的车牌和车辆信息，从而生成稽查或者交易记录；中心控制模块101还用于接收ETC通信模块110的交易信息，形成收费记录；中心控制模块101还用于通过移动通信模块102将收费信息和其他信息上传给后台处理系统；中心控制模块101还用于接收障碍检测模块109的信息，并通过向驱动控制模块107发送移动指令来驱动底盘和车轮108，实现自身车辆停止、转向或者前进后退等。

移动通信模块102，用于通过4G/5G网络与后台处理系统通信，将中心控制模块101发送的收费信息和其他信息上传给后台处理系统。

车辆识别模块103，用于识别车辆车牌和车辆颜色、轮廓等信息，并将这些信息发送给中心控制模块101，从而生成稽查或者交易记录。

导航定位模块104，包括卫星导航定位单元和惯性导航定位单元，卫星导航定位单元可采用一般的定位技术，也可采用厘米级的高精度定位技术(如RTK等)，在有卫星信号的区域，卫星导航定位单元计算自身位置并发送给中心控制模块101。

视频定位模块105，包括两种定位方式，一种方式是通过采集周围的环境并进行模式识别，确定自身的位置，该定位方法的响应时间约为100ms左右；另一种方式是接收特定位置的光标签发出的光定位信号，计算自身的位置，这种方法的响应时间较短，且定位精度较高；本申请应用实例中，车辆识别模块103用的摄像机和视频定位模块用的摄像机可以共用，也可以采用不同的产品型号。

声光模块106，用于根据接收自中心控制模块101的指令提醒路人或者紧急避障。

驱动控制模块107，主要由电机和相关电路组成，根据中心控制模块101的指令驱动相应电机，使车辆前进、后退或者转弯等。

底盘和车轮108，用来承载其他设备并实现移动、减震等，本申请应用实例示例中采用4轮驱动的方式，实际应用中，3轮或者6轮驱动也不影响本申请应用实例的实施效果；

障碍检测模块109，主要包括视频检测单元和雷达检测单元等，视频检测模块通过不同摄像头之间的图像差异检测障碍物，雷达检测模块根据外形和与机器人的距离检测障碍物；

ETC通信模块110，主要安装高度为1.5米左右，可在汽车前车窗玻璃附近与车载ETC终端通信并实现收费交易；

电源模块111，用于给机器人提供电力，电源模块有充电接口。

本申请应用实例机器人的外形形式示例见图2，其中车辆识别模块103、视频定位模块105、障碍检测模块109均在机器人四周安装；ETC通信模块110安装在机器人后端，在机器人向前行驶的时候，ETC通信模块面向停车车辆前车窗玻璃，与车载ETC终端通信。机器人的上端外观也可以采用圆形透明外包装形式。为了适应室外的工作环境，机器人上半部分均采用固定部件。

本申请应用实例提供道路停车收费巡检机器人，可采用卫星导航定位信号进行高精度差分定位，也可以不需要卫星导航信号，通过视频和光标签实现定位和校准功能：一方面，在巡检过程中，视频定位模块会根据周围的信息变化，不断学习并生成视频独立定位的巡检路线；另一方面，当车辆行驶到光标签附近时，视频定位模块根据接收到的光标签的光信号强度、角度等信息，计算视频模块与光标签的相对角度，并根据自身高度和光标签的绝对位置，计算并更新机器人的位置。光标签可以是LED可见光，也可以是红外光，可见光通信定位属于公知技术，如对每个LED灯进行编码，将ID调制在灯光上，灯会不断发射自己的ID，视频接收模块对该光信号进行解调，识别编码从而确定光源的绝对位置，然后根据算法计算自身与光源的对应角度等信息。定位算法包括：根据接收到的光信号强度进行三边定位的RSS算法、到达角AOA定位算法等。光标签定位适合地下停车场、室内停车场、夜晚等干扰光不强的场合，对视频定位进行校准，降低视频定位的累计和系统误差。一般的光标签定位技术中，3-4个光源可实现厘米级的高精度定位。在特定停车场环境中，还可以用2个光标签实现定位校准功能，如图3所示，机器人的巡检路径依次是：位置点30-位置点31-位置点32，位置点30、位置点31、位置点32位置的2个光源采用上下垂直安装，视频接收模块接收到最强的光照方向就是机器人的巡检路径中心线，从而为机器人在巡检过程中进行位置校准。

在图4中，机器人的巡检路径为道路外侧来回往复，则只需要安装位置点40、位置点41两处光定位标签即可实现巡检中心线的高精度定位。在图5中，机器人的巡检路径依次为位置点50、位置点51、位置点52至位置点53，每个光标签位置的光源可采用上下2只垂直安装的方式，也可以采用多个点光源的形式。

另一方面，本申请应用实例提供道路停车收费巡检机器人，用于道路停车和封闭式停车场收费，所述机器人工作流程如下：

步骤S1：机器人接入充电桩进行充电，启动初始化，因为充电桩的位置是固定的，机器人以此确认自己的初始精确位置，并按照预先设置的巡检路线，对周围环境进行感知、校准。

步骤S2：充电完成后，机器人按照预设巡检路径进行巡检，当机器人行驶到光标签的位置时，根据接收到的光信号的角度，矫正自己的位置。

步骤S3：机器人进入收费区域时，通过移动中接收到的视频图像和预设的车位位置信息，自第一个车位开始，识别停车状态，当识别有车辆入位停放时，识别前后车牌信息，作为车辆停车缴费的依据；当机器人行驶到车辆前方时，检测车辆是否有ETC终端，有则通过ETC通信进一步确认车辆信息和车牌信息，当ETC终端中的车牌信息与视频识别的车牌不符时，记录疑似套牌车信息；机器人每次巡检时，会依次更新每个车位的停车状态信息，当检测到某车位有车辆停车后驶离重新空置时，机器人根据该车位的车辆信息和停车时长，向停车管理中心发送收费账单信息，包括：车位、入位时间、出位时间、收费金额等。

步骤S4：机器人按照预设路线完成一次巡查后，回到起始车位，按照设定的间隔再次巡检，两次巡检间隔可根据实际需要设定，如5分钟、10分钟、15分钟等。

步骤S5：当机器人巡检过程中，检测到电量低时，返回充电桩处进行充电，充电完成后，回到步骤S3，继续巡检。

在上述巡检过程中，如果机器人检测到有行人或者车辆挡住巡检路线时，机器人会自动避障停止或者绕行，同时发出声光提醒信号；当机器人自检故障时，会向收费管理后台发送位置和故障信息。

综上所述，本申请相对于高位视频和矮桩视频设备，移动机器人的视频采集距离停车车辆较近，可提高车牌识别的准确率，同时还能进行ETC收费，从而提高收费准确性；其次，收费机器人自主驱动，自主充电，无须人工干预，可降低停车收费系统的运营成本。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

本申请中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种停车收费自动巡检机器人，其特征在于，包括：轮式驱动的机器人本体、用于控制该机器人本体移动的中心控制模块、分别与该中心控制模块之间通信连接的视频定位模块、移动通信模块和ETC通信模块；

所述视频定位模块设置在所述机器人本体上，用于实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；

所述ETC通信模块设置在所述机器人本体上，且该ETC通信模块的设置高度在预设识别范围内，以使该ETC通信模块用于在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块，该中心控制模块经由所述移动通信模块将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

2.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，所述环境数据包括：所述停车区域内的环境影像数据；

相对应的，所述视频定位模块用于实时采集所述停车区域的环境影像数据，并将该环境影像数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于预设的位置识别方式根据该所述环境影像数据确定当前位置并按巡航路线移动。

3.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，所述环境数据包括：预设在所述停车区域内的光标签发出的光定位信号；

相对应的，所述视频定位模块用于实时采集所述停车区域的光定位信号，并将该光定位信号发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述光定位信号确定当前位置并按巡航路线移动。

4.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，还包括：设置在所述机器人本体上的导航定位模块，该导航定位模块包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的卫星导航定位单元和惯性导航定位单元；

所述卫星导航定位单元用于将实时采集的卫星定位数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述卫星定位数据确定当前位置并按巡航路线移动；

所述惯性导航定位单元用于将实时采集的惯性定位数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块基于所述惯性定位数据确定当前位置并按巡航路线移动。

5.根据权利要求4所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，所述中心控制模块还用于：

若同时接收到所述视频定位模块发送的环境数据和所述导航定位模块发送的定位数据，则根据所述环境数据确定对应的位置数据，并将该位置数据与所述定位数据之间进行数据融合处理，并根据对应的数据融合结果确定当前位置。

6.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，还包括：与所述中心控制模块之间通信连接的车辆识别模块；

所述车辆识别模块设置在所述机器人本体上，用于识别停放至所述停车区域内的车辆的车牌信息和车辆参数信息，并将该车牌信息和车辆参数信息发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块对比所述车牌信息与接收自所述ETC通信模块的停车收费信息中的车牌信息，并根据对应的比较结果判断所述车辆是否为套牌车辆，记录对应的判断结果并生成停车缴费交易记录。

7.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，还包括：与所述中心控制模块之间通信连接的驱动控制模块；

所述驱动控制模块设置在所述机器人本体上且与所述机器人本体的底盘和车轮连接，该驱动控制模块用于根据所述中心控制模块发送的移动指令控制底盘和车轮运转。

8.根据权利要求1所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，还包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的障碍检测模块和声光模块；所述障碍检测模块和声光模块均设置在所述机器人本体上；

所述障碍检测模块在检测到障碍信号后，将该障碍信号发送至所述中心控制模块，以使所述中心控制模块根据该障碍信号向所述声光模块发送启动指令，使得所述声光模块进行声光告警；

其中，所述障碍检测模块包括：分别与所述中心控制模块之间通信连接的视频检测单元和雷达检测单元。

9.根据权利要求1至8任一项所述的停车收费自动巡检机器人，其特征在于，设置在所述机器人本体上的电源模块设有充电接口。

10.一种停车收费自动巡检方法，其特征在于，应用权利要求1至9任一项所述的停车收费自动巡检机器人实现，该停车收费自动巡检方法包括：

所述视频定位模块实时采集停车区域的环境数据，并将该环境数据发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块根据所述环境数据确定当前位置并按巡航路线移动；

以及，所述ETC通信模块在靠近所述停车区域内的车辆的前车窗玻璃的位置处，与该车辆内的ETC终端通信并获取该车辆的停车收费信息，并将该停车收费信息发送至所述中心控制模块，以使该中心控制模块经由所述移动通信模块将该停车收费信息发送至外部的停车管理中心。

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