CN116012962A

CN116012962A - 一种基于时序队列的etc收费车道交易与牌识的融合方法

Info

Publication number: CN116012962A
Application number: CN202211475927.1A
Authority: CN
Inventors: 卢见; 张正道; 张烨平; 杨媛媛; 郑文; 王洋
Original assignee: Shanghai Urban Investment Ring Expressway Construction And Development Co ltd; Shanghai Seari Intelligent System Co Ltd
Current assignee: Shanghai Urban Investment Ring Expressway Construction And Development Co ltd; Shanghai Seari Intelligent System Co Ltd
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明的技术方案是提供了一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法，其特征在于，包括以下步骤：在每条ETC收费车道安装两套牌识设备；建立一个hash表用于存放当前ETC收费车道通行的车辆通行关系缓；构造空的交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列；接收被匹配车辆数据；进行匹配判断。本发明公开的基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法有效地提高了数据分析的处理能力和匹配效率，有效地将ETC收费车道正常匹配的通行数据进行了过滤，使得高速公路稽核工作可以专注于异常通行与异常交易的车辆通行数据，极大地提升了高速公路车辆稽核效率。

Description

一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法

技术领域

本发明属于智能交通领域，涉及一种数据录入与检索方法，具体是一种基于时序队列的收费车道交易与牌识的匹配方法。

背景技术

2020年1月1日全国高速公路取消省界收费站工程竣工通车，全国高速公路一张网的格局完成，基本实现一体化运营、一路畅通。ETC收费车道主要依赖对通行介质内记录信息的处理实现无人值守自动交易通行。高速公路运营人员通过对牌识数据、视图信息及ETC收费交易数据进行比对来作为高速公路收费稽核的重要手段。而部分司机为追求经济利益最大化铤而走险，利用套牌、闯关、更换通行介质等手段达到逃缴、少缴通行费的目的，这对收费稽核提出了新的挑战。

目前高速公路ETC收费车道系统主要通过DSRC 5.8G无线微波通信技术与车载单位OBU进行数据传输实现对车辆通行信息的读取计费，生成ETC收费交易数据，该数据主要记录了通行ETC车道的通行介质及该介质记录的车辆与计费信息(以下简称为“ETC交易时序数据”)。

同时ETC收费车道系统部署安装了数字化高清车牌识别感知系统(以下简称牌识设备)，通过车牌识别捕获感知ETC收费车道实际通行的车辆，并捕获通行车辆的视频、图片数据(以下简称为“牌识数据”)。

在数据匹配关联的关键技术上存在以下困难:

1)ETC交易时序数据中记录的车辆信息均为ETC设备办理时记录在ETC设备中的，与实际通行车辆并不存在直接关联关系；

2)牌识设备的感知能力受天气、环境、人为干扰的影响较大，存在一定的误感知和遗漏现状，因为仅依靠牌识时间作为依据进行关联匹配率较低；

3)牌识设备在安装布局时往往存在被前车、后车遮挡的情况，造成感知遗漏的情况，对数据的匹配关联存在干扰。

发明内容

本发明的目的是：高效快速地实现收费车道交易与牌识数据的匹配关联，进而改善高速公路稽核业务的困境。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在每条ETC收费车道安装两套牌识设备，沿行车方向的第一个牌识设备用于感知车辆的前牌照信息，沿行车方向的第二个牌识设备用于感知车辆尾牌照信息，车辆通过第一个牌识设备时产生车头牌识时序数据Vh，车辆通过第二个牌识设备时产生车尾牌识时序数据Vt，通过车头牌识时序数据Vh以及车尾牌识时序数据Vt描述当前车辆是在当前ETC收费车道在当前时间段内通过第一个牌识设备或第二个牌识设备的第几辆车；

车辆在每条ETC收费车道通过ETC收费车道系统完成交易后产生ETC交易时序数据T，通过ETC交易时序数据T描述当前车辆是在当前ETC收费车道在当前时间段内通过ETC收费车道系统完成交易的第几辆车；

基于车牌以及同一车辆的车头牌识时序数据Vh、车尾牌识时序数据Vt以及ETC交易时序数据T为每辆车辆构建车辆通行数据PR，用于承载车辆通行ETC收费车道的通行数据关联关系；

步骤2、建立一个hash表用于存放当前ETC收费车道通行的车辆通行关系缓，将该hash表定义为车辆缓存，hash表中以车牌号码为key，同一车牌号码的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh、车尾牌识时序数据Vt为value；

步骤3、构造空的交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列用于存储ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh以及车尾牌识时序数据Vt，通过队列中连续时间序列的误差阈值实现ETC交易时序数据与牌识数据的关联容错；

步骤4、接收ETC交易时序数据、车头牌识时序数据、车尾牌识时序数据为被匹配车辆数据后放入交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列中；

步骤5、若车辆缓存中存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据时，判定车辆缓存中车辆通行数据的时序与被匹配车辆数据的时序误差在容错阈值内，直接将交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中与被匹配车辆数据具有相同车牌的数据匹配至车辆缓存中；匹配完成后，递归处理车辆前序未匹配的车辆；

步骤6、若车辆缓存中不存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据，且当前被匹配车辆数据为交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列的队列尾时，基于当前被匹配车辆数据构建车辆通行数据并放入车辆缓存中；

步骤7、若车辆缓存中不存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据，且当前被匹配车辆数据不是交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列的队列尾时，进行时序关系匹配流程；

若被匹配车辆数据为ETC交易时序数据T，则需要匹配的数据是车头牌识时序数据Vh和车尾牌识时序数据Vt；若被匹配车辆数据为车头牌识时序数据Vh，则需要匹配的数据是ETC交易时序数据T和车尾牌识时序数据Vt；若被匹配车辆数据为车尾牌识时序数据Vt，则需要匹配的数据是ETC交易时序数据T和车头牌识时序数据Vh；将被匹配车辆数据统一用被匹配数据T1代指，车辆缓存中的车辆通行数据PR1与被匹配数据T1匹配，将需要匹配的数据统一以待匹配数据Vh1代指，则时序关系匹配流程包括以下步骤：

步骤701、判断交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中被匹配数据T1前一个数据T0，若车辆缓存中不存在与数据T0相匹配的车辆通行数据，则往前递归处理，直到在交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中找到与车辆缓存中的车辆通行数据相匹配的数据，将匹配到的车辆通行数据定义为车辆通行数据PR0，进入下一步；

步骤702、判断交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中被匹配数据T1后一个数据T2，若车辆缓存中不存在与数据T2相匹配的车辆通行数据，则往后递归处理，直到在交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中找到与车辆缓存中的车辆通行数据相匹配的数据，将匹配到的车辆通行数据定义为车辆通行数据PR2，进入下一步；

若无法获得车辆通行数据PR2，则暂缓处理，返回步骤5；

步骤703、判断车辆通行数据PR0中与待匹配数据Vh1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt与车辆通行数据PR2中与待匹配数据Vh1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt中间是否存在其他的时序数据Vhx：若存在其他的时序数据Vhx，则车辆通行数据PR1中与被匹配数据T1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝T1，车辆通行数据PR1中与时序数据Vhx相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝Vhx；若不存在其他的时序数据Vhx，则车辆通行数据PR1中与被匹配数据T1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝T1，车辆通行数据PR1中与时序数据Vhx相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝null；匹配完成后，返回步骤5。

优选地，步骤1中，若当前车辆为在当前时间D，L车道的第M次完成交易的车辆，则ETC交易时序数据T＝LDM；若当前车辆为在当前时间D，L车道第一个牌识设备的第M次牌识，则车头牌识时序数据Vh＝LDM；若当前车辆为在当前时间D，L车道第二个牌识设备的第M次牌识，则车头牌识时序数据Vt＝LDM。

优选地，步骤2中，使用双向有序链表设计所述交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列。

本发明公开的基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法有效地提高了数据分析的处理能力和匹配效率，有效地将ETC收费车道正常匹配的通行数据进行了过滤，使得高速公路稽核工作可以专注于异常通行与异常交易的车辆通行数据，极大地提升了高速公路车辆稽核效率。

附图说明

图1为ETC收费车道牌识设备安装布局示意图；

图2为车道抽象队列及时序容错示意图；

图3为直接匹配示意图；

图4示意了时序匹配前；

图5示意了时序关系匹配流程。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实施例公开的一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法具体包括以下内容：

一)牌识设备的安装布局：

如图1所示，ETC收费车道安装两套牌识设备，沿行车方向的第一个牌识设备用于感知车辆的前牌照信息，沿行车方向的第二个牌识设备用于感知车辆尾牌照信息。本发明通过增加车尾牌识可以有效地减少因为同向车辆相近遮挡而造成的漏拍现象。

二)数据时序设计

时间序列的设计使得相同时空间内约束了顺序的唯一，不会因为设备时钟的变化和时钟基准的不一致造成匹配错误。

ETC车辆在一个具体的时间通行一个ETC收费车道系统完成交易，这个过程按照时间序列的方式可以描述为：在时间D(以小时计)，L车道的第M次通行车辆，即ETC交易时序数据T＝LDM。同一车辆的车头牌识时序数据也可以描述为：在时间D，L车道的第M次牌识，即车头牌识时序数据Vh＝LDM。同一车辆的车尾牌识时序数据也可以描述为：在时间D，L车道的第M次牌识，即车尾牌识时序数据Vt＝LDM。

ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh以及车尾牌识时序数据Vt为通行数据，基于车牌为每辆车辆构建车辆通行数据用于承载车辆通行ETC收费车道的通行数据关联关系，代码示意如下：

class PassRelation{

public string T；

public string Vh；

public string Vt；

}

例如2022年10月1日10时，第一辆车和第二辆车在L车道完成的ETC交易时序数据按照先后顺序可以被记录为L20221001100001和L20221001100002，车头牌识时序数据Vh以及车尾牌识时序数据按照先后顺序也可以被记录为L20221001100001和L20221001100002，即有：

PR1＝{T:L20221001100001,Vh:L20221001100001,Vt:L20221001100001}；

PR2＝{T:L20221001100002,Vh:L20221001100002,Vt:L20221001100002}；

PR1、PR2分别为第一辆车和第二辆车的车辆通行数据。

三)车道时序队列设计与容错：

牌识设备的感知过程与ETC交易过程是相互独立的，单一数据的时序不能作为ETC交易与牌识数据的直接关系。

例如：车牌为京A0001的车辆是L车道2022年10月1日0时被车头牌识以及车尾牌识感知到的第2辆车，则车头牌识时序数据Vh＝车尾牌识时序数据Vt＝L20221001000002。同一车辆是在L车道2022年10月1日0时的第1个交易，则ETC交易时序数据T＝L20221001000001，即车牌为京A0001的车辆的车辆通行数据PR1表示为：PR1＝{T:L20221001000001,Vh:L20221001000002,Vt:L20221001000002}。

因此使用双向有序链表设计收费车道时序队列用于承载连续时间内的ETC交易与牌识的时序数据，通过队列中连续时间序列的误差阈值实现ETC交易时序数据与牌识数据的关联容错。如图2所示，0001的交易与0002的牌识依然可以匹配为同一辆车的交易通行。

一个ETC收费车道同时存在ETC交易时序数据、车头牌识时序数据、车尾牌识时序数据，即抽象为一个ETC收费车道需要3个有序双向链表和1个hash表，其中，3个有序双向链表分别用于记录ETC交易时序数据、车头牌识时序数据、车尾牌识时序数据，分别被定义为交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列，1个hash表用于存放当前ETC收费车道通行的车辆通行关系缓存(以下简称“车辆缓存”)，以车牌号码为key，同一车牌号码的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh、车尾牌识时序数据Vt为value。多个车道使用车道标识作为key构造在hash表容器中。

四)基于时序队列的匹配方法，包括以下步骤：

步骤1、构造空的交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列。

步骤2、接收ETC交易时序数据、车头牌识时序数据、车尾牌识时序数据为被匹配车辆数据后放入交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列中。

步骤3、若车辆缓存中存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据时，判定车辆缓存中车辆通行数据的时序与被匹配车辆数据的时序误差在容错阈值内，如图3所示，直接将交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中与被匹配车辆数据具有相同车牌的数据匹配至车辆缓存中。匹配完成后，尝试递归处理车辆前序未匹配的车辆。

步骤4、若车辆缓存中不存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据，且当前被匹配车辆数据为交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列的队列尾时，基于当前被匹配车辆数据构建车辆通行数据并放入车辆缓存中。

步骤5、若车辆缓存中不存在与交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中的被匹配车辆数据相匹配的车辆通行数据，且当前被匹配车辆数据不是交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列的队列尾时，进行时序关系匹配流程。

若被匹配车辆数据为ETC交易时序数据T，则需要匹配的数据是车头牌识时序数据Vh和车尾牌识时序数据Vt；若被匹配车辆数据为车头牌识时序数据Vh，则需要匹配的数据是ETC交易时序数据T和车尾牌识时序数据Vt；若被匹配车辆数据为车尾牌识时序数据Vt，则需要匹配的数据是ETC交易时序数据T和车头牌识时序数据Vh。无论何种情况，将被匹配车辆数据统一用被匹配数据T1代指，车辆缓存中的车辆通行数据pr1与被匹配数据T1匹配，将需要匹配的数据统一以待匹配数据Vh1代指，则时序关系匹配流程包括以下步骤：

步骤501、判断交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中被匹配数据T1前一个数据T0，若车辆缓存中不存在与数据T0相匹配的车辆通行数据，则往前递归处理，直到在交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中找到与车辆缓存中的车辆通行数据相匹配的数据，将匹配到的车辆通行数据定义为车辆通行数据pr0，进入下一步。

步骤502、判断交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中被匹配数据T1后一个数据T2，若车辆缓存中不存在与数据T2相匹配的车辆通行数据，则往后递归处理，直到在交易时序队列、车头牌识时序队列或车尾牌识时序队列中找到与车辆缓存中的车辆通行数据相匹配的数据，将匹配到的车辆通行数据定义为车辆通行数据pr2，进入下一步。

若无法获得车辆通行数据pr2，则暂缓处理，返回步骤3。

步骤503、判断车辆通行数据pr0中与待匹配数据Vh1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt与车辆通行数据pr2中与待匹配数据Vh1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt中间是否存在其他的时序数据Vhx：若存在其他的时序数据Vhx，则车辆通行数据pr1中与被匹配数据T1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝T1，车辆通行数据pr1中与时序数据Vhx相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝Vhx；若不存在其他的时序数据Vhx，则车辆通行数据pr1中与被匹配数据T1相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝T1，车辆通行数据pr1中与时序数据Vhx相对应的ETC交易时序数据T、车头牌识时序数据Vh或车尾牌识时序数据Vt＝null。匹配完成后，返回步骤3。

Claims

1.一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

若无法获得车辆通行数据PR2，则暂缓处理，返回步骤5；

2.如权利要求1所述的一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法，其特征在于，步骤1中，若当前车辆为在当前时间D，L车道的第M次完成交易的车辆，则ETC交易时序数据T＝LDM；若当前车辆为在当前时间D，L车道第一个牌识设备的第M次牌识，则车头牌识时序数据Vh＝LDM；若当前车辆为在当前时间D，L车道第二个牌识设备的第M次牌识，则车头牌识时序数据Vt＝LDM。

3.如权利要求1所述的一种基于时序队列的ETC收费车道交易与牌识的融合方法，其特征在于，步骤2中，使用双向有序链表设计所述交易时序队列、车头牌识时序队列、车尾牌识时序队列。