CN202523116U - 基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，包括用于记录信息的路径记录终端，设置于高速公路各支路上的移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端用于读写路径记录终端信息的读卡器，其中读卡器内置有RSU模块，路径记录终端由CPU模块，以及分别与CPU模块相连接的OBU模块、移动通信模块、电源模块及信息读写模块构成，RSU通过微波与OBU实现信息交互。本实用新型通过记录覆盖高速公路的移动基站编号，来确定车辆行驶过的真实路径，有效地解决了现有技术中高速公路收费现状中“二义性”或“多义性”以及停车确认行驶路径耗费时间、堵塞交通的问题。

Description

基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路车辆行驶路径记录系统，具体地说，是涉及基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统。

背景技术

随着我国高速公路的不断发展，迄今为止，我国已形成了规模庞大、结构复杂的高速公路交通网，加之投资主体已经多元化，因此每条高速公路都有一个或多个业主存在。目前，由于大多数省份在省内高速公路中已取消了主线收费站，基本实现了高速公路全省联网收费系统，因此车辆进入省内高速公路，在不同业主的高速公路上行驶时，已无需一次又一次地反复交费，而只需在驶入和驶出高速公路时进行一次性交费即可。

然而，对于进行联网收费的高速公路网来说，两点之间往往有多条行驶路径（如图1所示的A点与K点之间），当前的计费模式只记录车辆的进站和出站，而不能获得车辆的实际行驶路径，这就造成了高速公路收费运营中的难题：一是按照哪一条路径的标准收取车辆的通行费；二是对路线环上的各个路段来说，如何拆分所收取的通行费，这就是高速公路的“二义性”或“多义性”路径问题。在联网收费环境下，尤其是在投资主体多元化的路网环境下，车辆行驶路径“二义性”或“多义性”的问题造成了通行费拆分不公的问题越来越严重，成为制约高速公路健康发展的突出矛盾，并且高速公路车辆在确认路径时需要停车插卡，在车辆较多时，容易发生交通堵塞，阻碍改善交通环境，给高速公路交通造成了不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服在目前的高速公路联网收费环境下所存在的无法显示车辆真实行驶路径以及停车确认路径带来的交通不便的缺陷，提供一种能有效解决该缺陷的基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，包括设置有CPU模块，以及分别与CPU模块相连接的OBU模块、移动通信模块、电源模块及信息读写模块的路径记录终端，通过移动网络与路径记录终端连通并覆盖车辆行驶路径的所有移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端用于读写路径记录终端信息的读卡器，所述路径记录终端内还设置有与CPU模块相连接的OBU模块，且读卡器内置有RSU模块。 

同时，在该移动通信模块中还内嵌有强制激活模块。强制激活模块用于在移动通信模块无法正常激活时进行强制激活。

进一步地说，所述路径记录终端还设置有与CPU模块连接的扬声器模块。该扬声器模块实现了高速公路收费站与车辆之间的即时消息发布，保证车辆在行驶过程中能够随时随地了解其所在路径的相关状况。

为了保证信息的全面性和准确性，不出现遗漏，在移动通信模块被激活后，开始与所有能连接到的移动基站建立连接，并获取连接到的移动基站的编号。但是，CPU模块只是在发生连接转换时，才对连接到的移动基站的编号进行判断处理，直到移动通信模块连接到下一个移动基站再进行接收与处理。

为了方便读卡器读取路径记录终端的信息，本实用新型还设置有电子通行卡，所述路径记录终端集成于电子通行卡内。

为了实现方便，移动网络可以根据实际情况选择所需要的网络系统，具体地说，所述移动网络为GSM、TD－SCDMA或CDMA。

本实用新型的设计原理在于：利用路径记录终端与移动基站之间的连通，实现对移动基站发出信号的接收，从而利用移动基站与高速公路的对应关系，来确定车辆实际行驶的高速公路路径，并且在入口和出口处，OBU模块与RSU模块通过微波实现最长距离为50米的信息交互。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型中，OBU模块与RSU模块通过微波交互信息，不需要将电子通行卡插入读卡器中，实现了不停车即可确认行驶路径，避免了耗费时间以及交通堵塞的情况。

（2）本实用新型在不对现有移动基站进行任何改动的情况下，充分利用了现有移动基站的无线通信功能，以及其固定位置与高速公路之间的对应关系，实现了对车辆真实行驶路径的确认，实现过程十分简单。

（3）本实用新型的路径记录系统是成熟技术的创新性应用，不仅结构简单、实现成本低廉，而且其性能非常稳定。

（4）本实用新型利用成熟的移动网络区域切换技术来对高速公路上行驶的车辆进行真实路径记录，实现了对覆盖所行驶路径的所有移动基站的信号接收，从而利用所有移动基站来确定一条路径，以保证路径确认的万无一失。

（5）本实用新型有效的解决了在联网收费环境下，尤其是在投资主体多元化的路网环境下，车辆行驶路径的“二义性”和“多义性”问题，对规范通行费用拆分方式、提高拆分透明度和公平性具有显著的效果。同时，本实用新型并不改变既有的联网收费模式和管理流程，只是在既有联网计费系统上的扩展应用，可在最大程度上保障既有软硬件投资的可持续利用，具有综合成本低、可持续演进等诸多优势。

（6）本实用新型可结合软件实现对路径记录终端记录的临时路径信息表进行路径与移动基站编号双重确认，从而判断出路径记录终端是否正常、是否被更换等状况，以防止车主更换路径记录终端来逃避或减少所应缴纳的费用。

附图说明

图1为现有收费的高速公路网络结构示意图。

图2为本实用新型-实施例的高速公路网络结构示意图。

图3为本实用新型中硬件系统的整体结构示意图。

图4为本实用新型-实施例的整体流程示意图。

图5为本实用新型-实施例中读卡器根据临时路径信息表确定车辆行驶的真实路径的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步地详细说明。

实施例

现有高速公路网络结构如图1所示，即如果要从高速公路的A点到K点，则其间的行驶路径有很多条，每条路径由多条高速公路支路组成；相应的，如果要从B点到K点，也同样存在很多条行驶路径。在现有的收费系统中，由于不能准确判断车辆的实际行驶路线，使得只能按照可能的最短路径进行计费。

目前，移动通信网络已经遍布全国各地，相应的移动基站也广泛地设置于全国各地，高速公路的所有支路都已经在移动基站的覆盖范围之内。如图2中的F点与I点之间共有a、b、c、d四个移动基站，只要车辆A在F点与I点之间行驶，就能连接到这四个移动基站，反过来说，只要车辆A中的路径记录终端按照时间顺序依次记录了b、a、c、d或d、c、a、b四个移动基站的编号，就表明车辆A经过了F点与I点之间的高速公路支路。

使用时，首先获取覆盖高速公路所有支路的移动基站编号，将获取的移动基站编号与相应的高速公路支路对应，建立高速公路网络路径信息表，并预存于读卡器中，以便后续调用。

如图3所示，本实用新型的路径记录系统由路径记录终端、移动基站、以及能读取路径记录终端数据信号的读卡器构成。其中，路径记录终端的安装方式有两种，一种为直接安装在车上，并使用可移动的电子通行卡作为读卡器与路径记录终端之间的传输介质，实现两者之间的信息读写；另一种为将路径记录终端集成于电子通行卡内部，形成一个可移动的便携式路径记录终端，路径记录终端上的OBU模块直接通过微波与读卡器上的RSU模块交互信息，实现信息读写，其中RSU为微波读写天线，OBU为与RSU通讯的微波设备。移动基站通过诸如GSM、TD－SCDMA或CDMA等移动通信网络与该路径记录终端相连接。

所述的路径记录终端由移动通信模块、电源模块、OBU模块、CPU模块、信息读写模块和扬声器模块构成。其中，移动通信模块、电源模块、OBU模块、信息读写模块和扬声器模块分别与CPU模块相连接，以便统一接受CPU模块的工作指令；电源模块为OBU模块、移动通信模块、CPU模块、信息读写模块和扬声器模块提供工作电源，移动通信模块主要用于通过移动网络连接移动基站并获取其基站编号。另外，为了确保移动通信模块能在使用时处于激活状态，在移动通信模块内部还嵌有由软件编写而成的强制激活模块。

以下便结合图2、图3、图4和图5对确认车辆A在高速公路内真实行驶路径的过程进行详细说明，为了便于描述，假设车辆A在F站点与I站点（以下简称FI支路）之间行驶，则本实用新型的基本工作过程如下：

（1）获取覆盖FI支路全程的所有移动基站编号，即四个移动基站a、b、c、d的编号，并通过这四个移动基站在FI支路上的位置分布，罗列出车辆中路径记录终端到各个移动基站的先后顺序，同时建立这四个移动基站与FI支路的对应关系，并建立高速公路网络路径信息表，录入上述获取的信息，再将高速公路网络路径信息表存入读卡器中。从图2中可以看出，行驶于FI支路上的车辆A接收到上述四个移动基站发出的信号的先后顺序为b、a、c、d或d、c、a、b，即b、a、c、d或d、c、a、b对应FI支路。

（2）车辆A到达FI支路的F端时，RSU模块通过微波检测到OBU模块，实时采集路径记录仪内OBU模块的车辆信息，并对OBU模块的信息进行初始化，路径记录终端保存初始位置，因为OBU模块与RSU模块实现信息交互的最远距离为50米，因此不停车就可以初始化路径记录终端，避免了交通堵塞。路径记录终端建立临时路径信息表，将该车辆A的类型、车牌号等能确定该车辆A的信息写入临时路径信息表内，再将该车辆A与该路径记录终端的对应关系记录于读卡器中。具体地说，本实施例将路径记录终端集成于电子通行卡中，读卡器对路径记录终端初始化时，不需要将电子通行卡与读卡器正对，电子通行卡内的OBU模块在通过微波检测到OBU模块时，与OBU模块交互信息，读卡器向路径记录终端写入标识位，路径记录终端感应到该标识位时，对移动通信模块执行激活操作，如果该移动通信模块未被激活，则由强制激活模块强制激活移动通信模块。

（3）激活后的移动通信模块通过任意一种移动网络与移动基站建立连接，保证车辆A在行驶过程中顺利接收移动基站发出的编号。

（4）假设车辆A在行驶过程中，按照时间先后顺序接收到的移动基站编号为a′、b′、c′、d′，CPU模块按照顺序检查临时路径信息表中是否已经记录了a′、b′、c′、d′，如果某一个编号已经记录，则放弃该编号，反之，则记录至临时路径信息表中。下面通过步骤（a）～（d）对本阶段进行详细说明：

（a）移动通信模块接收到移动基站发出的编号a′后，将之传输至CPU模块中；

（b）由CPU模块将编号a′与路径记录终端中的临时路径信息表对比，如果发现编号a′已经被记录，则放弃该编号，反之，则记录至临时路径信息表中；

（c）在放弃或记录移动基站编号a′之后，CPU模块将编号b′与路径记录终端中的临时路径信息表对比，并按照处理a′的方式进行处理；

（d）按照上述方法处理所有接收到的移动基站的编号，且在车辆A的行驶过程中，移动通信模块始终保持与移动基站的连接状态，直到车辆A到达终点I站点。

在车辆A行驶过程中，收费站F站点或I站点发现在FI支路上发生异常状况，如交通事故、自然灾害等可能影响车辆正常通行的状况，则通过移动网络发出通知信号，该通知信号由移动基站发送至路径记录终端内的移动通信模块，进而传输至CPU模块，由CPU模块将其处理成声音信号由扬声器模块发出，车辆A的驾驶员在收到该信息后，可以提前作好准备，或考虑原路返回，以避免对车辆A产生不利影响。

（5）当车辆A到达终点I站点时，读卡器上的RSU模块检测到OBU模块，RSU模块向OBU模块读取临时路径信息表的信息，即移动基站编号a′、b′、c′、d′。

读卡器在获取到临时路径信息表后，首先按照记录的时间先后顺序，将编号a′、b′、c′、d′对应的移动基站所在位置连接成线，形成一条虚拟路径M；将上述虚拟路径M与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径进行对比，如果该虚拟路径M与高速公路网络路径信息表中所记载的真实路径FI支路形状相同或相似，则将该虚拟路径M设置为待确认路径，等待进一步确定；如果该虚拟路径M与真实路径FI支路完全不同，则初步判断该虚拟路径M为虚假路径，从而初步推断车辆A的电子通行卡出错或被更换。

当虚拟路径M为待确认路径时，将得出该待确认路径的移动基站a′、b′、c′、d′与真实路径FI支路附近的移动基站a、b、c、d进行一一对比。此处不仅对比编号是否相同，还要对比接收的先后顺序是否为b、a、c、d或d、c、a、b。如果完全相同，则确定该虚拟路径M为真实路径FI支路，即车辆A的真实行驶路径为FI支路；反之，则进行人工处理，从而判断问题所在。

当虚拟路径M初步断定为虚假路径时，将得到该虚假路径的移动基站a′、b′、c′、d′与真实路径FI支路附近的移动基站a、b、c、d进行一一对比。如果完全不相同或部分不相同，则确定该虚拟路径M为虚假路径，电子通行卡存在问题或被调换；如果两者完全相同，则进行人工处理，从而判断问题所在。

如上所述，便可以很好的实现本实用新型。

Claims (5)

1.基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，包括设置有CPU模块、移动通信模块、电源模块及信息读写模块的路径记录终端，通过移动网络与路径记录终端连通并覆盖车辆行驶路径的所有移动基站，以及设置于高速公路入口端和出口端用于读写路径记录终端信息的读卡器，其特征在于，所述路径记录终端内还设置有与CPU模块相连接的OBU模块，且读卡器内置有RSU模块。

2.根据权利要求1所述的基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，其特征在于，所述移动通信模块中还内嵌有强制激活模块。

3.根据权利要求2所述的基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，其特征在于，所述路径记录终端还设置有与CPU模块连接的扬声器模块。

4.根据权利要求3所述的基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，其特征在于，还设置有电子通行卡，所述路径记录终端集成于该电子通行卡内。

5.根据权利要求4所述的基于移动网络的不停车高速公路行驶路径记录系统，其特征在于，所述移动网络为GSM、TD－SCDMA或CDMA。

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