TW201349179A - 無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統 - Google Patents

無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統 Download PDF

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一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統，係在各個收費站兩端分別定義一條偵測線段，建立一收費站偵測線段經緯度座標資料庫，利用裝載無線終端設備之車輛獲取全球衛星定位系統(GPS)資料進行通過收費站兩端之偵測線段判斷，隨後該無線終端設備即透過通訊裝置發送訊息告知遠端系統，完成偵測通過收費站之目的。此外，藉由通過收費站兩端偵測線段之判斷，當裝載無線終端設備之車輛行經與收費站平行之路段或是經過收費站下方道路之情形時，該無線終端設備將可判斷該車輛非通過收費站。

Description

無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統
本發明係關於一種通過收費站之判斷方法與系統，尤其是關於一種藉由無線終端設備取得目前所在全球衛星定位系統(GPS)資料，將該車輛之GPS軌跡線段資料與收費站兩端之偵測線段進行運算並判斷車輛是否通過收費站之無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統。
為提升道路管理與使用的效率，相對應之智慧型運輸系統發展日趨成熟，例如，車輛通過收費站之繳費方式已從停車付款逐步進展至自動化扣款。針對收費站之自動收費方法，以往相關技術有事先在收費站附近定義的收費區塊，車輛裝載全球衛星定位系統(GPS)讀取目前車輛所在的位置以進行偵測車輛是否通過收費站，但對於車輛行經非收費站之一般道路，像是收費站下方道路或者是平行收費站旁之公路路段，亦容易產生錯誤判斷之情形；亦有於收費站區域內設立一條搭載照相與感應器的橫向線段執法線，並配置影像執法系統來判定車輛是否行經收費站，卻增加車道系統在安裝建置上有較高成本與系統維護之困難度。
由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。
本案發明人有鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件一種無線終 端設備通過收費站之判斷方法與系統。
本發明之目的即在於針對遠端車輛管理與監控系統提出一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統。係在各個收費站兩端分別定義一條偵測線段，建立一收費站偵測線段經緯度座標資料庫，利用裝載無線終端設備之車輛獲取全球衛星定位系統(GPS)資料進行通過收費站兩端偵測線段之判斷，隨後該無線終端設備即透過通訊裝置發送訊息告知遠端系統，完成判別通過收費站之目的，並且能更進一步得知收費站名、通過時間、通過方向。此資訊的獲得有助於更準確的掌握車輛行為，並使過路費的相關計算更易於自動化。
本發明之次一目的係在於提供裝載無線終端設備之車輛行經與收費站平行之路段或是經過收費站下方涵洞之情形時，該無線終端設備將可判斷該車輛非通過收費站，避免車輛行經一般道路卻誤判成通過收費站的情形。
本發明可用於在既有人工收費模式之外附加的輔助偵測記錄方法，此專利方法取得的資訊可用於日後資料的統計分析及輔助佐證。另可用於其他擁有車隊的產業(如物流業..等)，除了可提供業者作資料的統計與分析，亦可用於特定用途的輔助佐證。
達成上述發明目的之一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統，係在各個收費站兩端分別定義一條偵測線段，並將收費站兩端之偵測線段分成兩群組，再將所有偵測線段端點之經緯度座標彙整成一收費站偵測線段經緯度座標資料庫。當裝載本方法之無線終端設備的車輛透過全球衛星定位系統(GPS)不斷獲得當時全球定位座標，以建立車輛之行駛軌跡 線段，藉由該車輛行駛軌跡線段與收費站偵測線段進行判斷運算，一旦判斷通過收費站，該無線終端設備即透過通訊裝置發送訊息告知遠端系統，完成偵測車輛通過收費站之目的。
本發明所提出之一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統，其示意圖如附圖一所示。首先，在各個收費站兩端分別定義一條偵測線段與，其中i為收費站編號。偵測線段的端點經緯度座標分別為A1 i 與A2 i ，歸屬於A群組偵測線段，偵測線段的端點經緯度座標分別為B1 i 與B2 i ，歸屬於B群組偵測線段，此兩群組偵測線段端點之經緯度座標最後彙整成收費站偵測線段經緯度座標資料庫，儲存於無線終端設備。
裝載該無線終端設備之車輛M1利用全球衛星定位系統(GPS)不斷地獲取座標資料，建構成車輛行駛軌跡線段，透過車輛行駛軌跡線段與收費站偵測線段經緯度座標資料庫進行搜尋與偵測線段相交運算。若車輛分別偵測到通過A群組偵測線段上任一點Ax i ，及B群組偵測線段上任一點Bx i ，則表示完成通過收費站i之判斷，車輛行經收費站之軌跡資料及行為資訊亦可提供往後相關應用更易於自動化。
本發明所提出之一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統，亦可避免車輛行經一般道路卻誤判成通過收費站的情形。如附圖二所示，當裝載該無線終端設備的車輛M2行經收費站下方涵洞之道路，透過車輛M2行駛軌跡線段與偵測線段進行相交運算時，無法搜尋到任何相交點，因此判定該車輛M2未通過收費站。又如附圖三所示，裝載該無線終端設備的車輛M3行經與收費站平行之路段，車輛M3行駛軌跡之線段與收費站一端之 偵測線段相交於Ay i ，但並無成對之相交點，故可判斷該車輛M3亦非通過收費站。
先前技術中，針對執法線方法偵測進出非經收費站之設計，需透過執法系統進行車牌辨識舉發才能完成判斷，增加硬體裝置與系統建置之成本。本發明所提供一種無線終端設備通過收費站之判斷方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：
一、本發明利用全球衛星定位系統經緯度座標於收費站兩端定義一條偵測線段，藉此完成車輛通過收費站之判斷，可大幅降低硬體裝置及系統建置之成本。
二、本發明利用裝載無線終端設備的車輛不斷獲取全球為星定位系統(GPS)之座標資料，並透過前置建立之偵測線段，可有效率地偵測車輛通過收費站之判斷。
三、本發明考量行車方向性，別於以往區域範圍法不考慮複雜交疊道路易產生誤判的特性，本發明可避免車輛行經由收費站上方跨越之道路或是由收費站下方穿越之道路所產生誤判為通過收費站的情形，即使多條道路複雜交疊，仍可有效判斷。
四、本發明考量於相鄰道路因GPS漂移干擾判斷的問題，可調整兩偵測線段的位置與距離來適應此類道路關係，可避免車輛行經與收費站所在路段平行且相鄰的道路所產生之誤判情形，可增加判斷可靠度。
五、本發明有別於進出特定區域演算法，進入區域後因GPS漂移而產生頻繁進出區域現象所衍生的額外的運算量，本發明容許經過偵測線後GPS飄移而產生頻繁偵測線跨越現象。
六、對於GPS反應不及、短時間無定位、間歇性定位、零星性定位，此專利方法仍可進行判斷。此專利方法適用於車輛進收費站前收到一次以上GPS訊號位址(就算是僅僅一次)，但仍能與出站後的任何一次GPS訊號位址(亦容許僅僅一次)構成一條直線，此直線跨越收費站。
七、高速通過之車輛，此專利方法仍可進行判斷。高速通過的顧慮在於其軌跡上的正常定位次數較少，但儘管很少，只要進站前後都各有至少一次的有效定位，自然可以兩點連成一線來判斷是否跨越收費站。
八、本發明可用於在既有人工收費模式之外附加的輔助偵測記錄方法，此專利方法取得的資訊可用於日後資料的統計分析及輔助佐證。
九、於物流業的應用方面，應用本發明而取得的收費站過站記錄資料，除了可供物流業者統計與分析，亦可用於避免物流司機向公司不實領用回數票的情況(冒領情況進而衍生因刻意繞道造成油資增加及運送時間增加的問題，最終增加物流公司營運成本)之輔助佐證。
綜觀上述所說，本發明之無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統歸納如下：一種無線終端設備通過收費站之判斷方法，其至少包含下列步驟：初始化一群組代碼記錄變數(SG)及收費站編號記錄變數(IDpre)的值為0，並藉由一狀態調整運算模組記錄最近一次偵測到的收費站線段之群組代碼及編號；利用一GPS定位模組接收新的座標；相鄰兩次座標構成之車輛行駛軌跡線段，由一Cross運算模組配合一收費站線段座標資料庫搜尋並計算是否與該收費站線段座標資料庫中A群組偵測線段或B群組偵測線段相交；其中，複數個收費站具有偵測線段與，其中i為收費站編 號，偵測線段的端點經緯度座標分別為A1i與A2i，係歸屬於該A群組偵測線段，而偵測線段的端點經緯度座標分別為B1i與B2i，係歸屬於該B群組偵測線段，此該A群組和該B群組各包含複數條偵測線段。
本發明中，搜尋與計算更包含下列步驟：由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫執行一車輛行駛軌跡線段與該A群組偵測線段的搜尋與相交運算；判斷符合相交條件的偵測線段及其一對應收費站p之是否存在；若否，則由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫搜尋該車輛行駛軌跡線段是否與該B群組偵測線段相交；若是，則判斷該群組代碼記錄變數(S G )是否不是該A群組，且代表前一個偵測到的收費站編號之該收費站編號記錄變數(ID pre )是否等於代表現在偵測到的該對應收費站p；若否，則將該Cross運算模組偵測到的收費站之該收費站編號記錄變數(ID pre )設定為現在偵測到的該對應收費站p，並將“該群組代碼記錄變數(S G )設定為該A群組，然後再重新由該GPS定位模組接收新的全球衛星定位系統(GPS)座標，重複前面之搜尋步驟；若是，則由該狀態調整運算模組判定完成通過收費站。
本發明中，更包含下列步驟：由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫執行車輛行駛軌跡線段與該B群組偵測線段的搜尋與相交運算；判斷符合相交條件的偵測線段及其一對應收費站q之是否存在；若否，則重新由該GPS定位模組接收新的座標，重複前面之搜尋步驟；若是，則判斷該群組代碼記錄變數(S G )是否不是該B群組，且代表前一個偵測到的收費站編號之該收費站編號記錄變數(ID pre )是否等於代表現在偵測到之該收費站編號q；若否，則將前一個該Cross運算模組偵測到的收費站之該收費站 編號記錄變數(ID pre )設定為現在偵測到之該收費站q，並將該群組代碼記錄變數(S G )設定為該B群組，然後再重新由該GPS定位模組接收新的GPS座標，重複前面之搜尋步驟；若是，則由該狀態調整運算模組判定完成通過收費站。
一種無線終端設備通過收費站之判斷系統，其中包括：一GPS定位模組，該GPS定位模組能持續不斷地取得無線終端設備所在位置的經緯度座標資料並提供給一Cross運算模組進行處理。該Cross運算模組，該Cross運算模組取得該GPS定位模組提供的經緯度座標資料再配合收費站線段座標資料庫搜尋與計算出符合的收費站資料並提供給一狀態調整運算模組處理。一收費站線段座標資料庫，該收費站線段座標資料庫提供該Cross運算模組搜尋與計算出符合的收費站資料，該收費站線段座標資料庫中包括所有收費站兩端的偵測線段經緯度座標。一狀態調整運算模組，該狀態調整運算模組將該Cross運算模組產生的資料與系統變數統合計算以判定是否通過收費站。
上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
本發明係為一種無線終端設備通過收費站之判斷方法與系統，應用於遠端車輛管理與監控系統，其係於各個收費站兩端分別定義一條偵測線段，並將收費站兩端之偵測線段分成兩群組，再將所有偵測線段端點之經緯度座標彙整成一收費站偵測線段經緯度座標資料庫。當裝載本方法之無線終端設備的車輛透過全球衛星定位系統(GPS)持續取得當時所在座標，以建立車輛行駛軌跡線段，藉由該車輛行駛軌跡線段與收費站偵測線段進行判斷運算，一旦判斷通過收費站，該無線終端設備即透過通訊裝置發送訊息告知遠端系統，完成偵測車輛通過收費站之目的。
請參閱圖1，係為本發明之係為本發明之無線終端設備通過收費站之系統方塊圖。如圖所示，本發明之無線終端設備通過收費站之系統包含有：一GPS定位模組11、一Cross運算模組12、一收費站線段座標資料庫13以及一狀態調整運算模組14。該GPS定位模組能持續不斷地取得無線終端設備所在位置的經緯度座標資料並提供給該Cross運算模組進行處理12。該Cross運算模組12取得該GPS定位模組11提供的經緯度座標資料再配合收費站線段座標資料庫13搜尋與計算出符合的收費站資料並提供給該狀態調整運算模組處理14。該收費站線段座標資料庫13提供該Cross運算模組12搜尋與計算出符合的收費站資料，該收費站線段座標資料庫13中包括所有收費站兩端的偵測線段經緯度座標。該狀態調整運算模組14將該Cross運算模組12產生的資料與系統變數統合計算以判定是否通過收費站。
請參閱圖2所示，係本發明所提供之一種無線終端設備之判斷方法流 程圖。如圖所示，於N個收費站兩端分別定義一條偵測線段與，其中i為收費站編號。偵測線段的端點經緯度座標分別為A1i與A2i，歸屬於A群組偵測線段，偵測線段的端點經緯度座標分別為B1i與B2i，歸屬於B群組偵測線段。此兩群組各包含N條偵測線段，所有偵測線段端點之經緯度座標最後彙整成收費站偵測線段經緯度座標資料庫。接著，車輛透過無線終端設備取得全球定位衛星系統(GPS)之座標資料，建構車輛行駛軌跡線段，始進行判斷運算。
首先，請參閱步驟S10，初始化S G 為0以及初始化ID pre 為0，S G 係為紀錄前一個與偵測線段相交的群組代碼，初始值設為0代表未找到任何群組；ID pre 紀錄前一個偵測到的收費站編號，初始值設為0表示未偵測到任何收費站。
接著，請參閱步驟S20，藉由GPS定位模組取得新的GPS座標來建構車輛行駛軌跡線段。
接著，請參閱步驟S30，藉由Cross運算模組配合收費站線段座標資料庫以搜尋並計算車輛行駛軌跡線段與A群組偵測線段的相交運算結果GA，如公式(1)所示。
接著，請參閱步驟S40，由Cross運算模組判斷步驟S30之線段相交運算結果GA是否有值代表符合條件的偵測線段存在。若否，則執行步驟S70；若是，則表示車輛已通過收費站p之偵測線段
接著，請參閱步驟S50，由狀態調整運算模組檢查前一次與偵測線段相交的群組代碼S G 是否不是A群組，且前一個偵測到的收費站ID pre 是否等於現在Cross運算模組偵測到的收費站p。若是，則進行步驟S110，完成偵測通過收費站；若否，則進行步驟S60，將前一個偵測到的收費站ID pre 由狀態調整運算模組設定為現在偵測到的收費站p，且將群組代碼S G 由狀態調整運算模組設定為A群組，再重回步驟S20，由GPS定位模組接收新的GPS座標。
步驟S70藉由Cross運算模組配合收費站線段座標資料庫以搜尋並計算車輛行駛軌跡線段與B群組偵測線段的相交運算結果GB，如公式(2)所示。
接著，請參閱步驟S80，由Cross運算模組判斷上述步驟S80之線段相交運算結果GB是否有值代表符合條件的偵測線段存在。若否，則重回步驟S20，取得新的GPS座標；若是，則表示車輛已通過收費站q之偵測線段
接著，請參閱步驟S90，由狀態調整運算模組檢查前一次與偵測線段相交的群組代碼S G 是否不是B群組，且前一個偵測到的收費站ID pre 是否等於現在Cross運算模組偵測到的收費站q。若是，則進行步驟S110，完成偵測通過收費站；若否，則進行步驟S100，將前一個偵測到的收費站ID pre 由狀態調整運算模組設定為現在偵測到的收費站q，且將群組代碼S G 由狀態調整運算模組設定為B群組，再重回步驟S20，由GPS定位模組接收新的GPS座標。
11‧‧‧GPS定位模組
12‧‧‧Cross運算模組
13‧‧‧收費站線段座標資料庫
14‧‧‧狀態調整運算模組
S10~S110‧‧‧步驟
圖1係為本發明之無線終端設備通過收費站之系統方塊圖；圖2 係為本發明之無線終端設備通過收費站之判斷方法流程圖；附圖一 係為本發明較佳實施例之應用於高速公路或快速道路之示意圖；附圖二 係為本發明較佳實施例之車輛行經於收費站下方涵洞示意圖；以及附圖三 係為本發明較佳實施例之車輛行經於平行收費站旁之一般道路示意圖。
S10~S110‧‧‧步驟

Claims (4)

  1. 一種無線終端設備通過收費站之判斷方法，其至少包含下列步驟：a.初始化一群組代碼記錄變數(S G )及收費站編號記錄變數(ID pre )的值為0，並藉由一狀態調整運算模組記錄最近一次偵測到的收費站線段之群組代碼及編號；b.利用一GPS定位模組接收新的座標；以及c.相鄰兩次座標構成之車輛行駛軌跡線段，由一Cross運算模組配合一收費站線段座標資料庫搜尋並計算是否與該收費站線段座標資料庫中A群組偵測線段或B群組偵測線段相交；其中，複數個收費站具有偵測線段與，其中i為收費站編號，偵測線段的端點經緯度座標分別為A1 i 與A2 i ，係歸屬於該A群組偵測線段，而偵測線段的端點經緯度座標分別為B1 i 與B2 i ，係歸屬於該B群組偵測線段，此該A群組和該B群組各包含複數條偵測線段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線終端設備通過收費站之判斷方法，搜尋與計算更包含下列步驟：a.由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫執行一車輛行駛軌跡線段與該A群組偵測線段的搜尋與相交運算；b.判斷符合相交條件的偵測線段及其一對應收費站p之是否存在；i.若否，則由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫搜尋該車輛行駛軌跡線段是否與該B群組偵測線段相交；ii.若是，則判斷該群組代碼記錄變數(SG)是否不是該A群組， 且代表前一個偵測到的收費站編號之該收費站編號記錄變數(IDpre)是否等於代表現在偵測到的該對應收費站p；(1)若否，則將該Cross運算模組偵測到的收費站之該收費站編號記錄變數(ID pre )設定為現在偵測到的該對應收費站p，並將“該群組代碼記錄變數(S G )設定為該A群組，然後再重新由該GPS定位模組接收新的全球衛星定位系統(GPS)座標，重複前面之搜尋步驟；(2)若是，則由該狀態調整運算模組判定完成通過收費站。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無線終端設備通過收費站之判斷方法，更包含下列步驟：a.由該Cross運算模組配合該收費站線段座標資料庫執行車輛行駛軌跡線段與該B群組偵測線段的搜尋與相交運算；b.判斷符合相交條件的偵測線段及其一對應收費站q之是否存在；i.若否，則重新由該GPS定位模組接收新的座標，重複前面之搜尋步驟；ii.若是，則判斷該群組代碼記錄變數(SG)是否不是該B群組，且代表前一個偵測到的收費站編號之該收費站編號記錄變數(IDpre)是否等於代表現在偵測到之該收費站編號q；(1)若否，則將前一個該Cross運算模組偵測到的收費站之該收費站編號記錄變數(ID pre )設定為現在偵測到之該收費站q，並將該群組代碼記錄變數(S G )設定為該B群組，然後再重新由該GPS定位模組接收新的GPS 座標，重複前面之搜尋步驟；(2)若是，則由該狀態調整運算模組判定完成通過收費站。
  4. 一種無線終端設備通過收費站之判斷系統，其中包括：一GPS定位模組，該GPS定位模組能持續不斷地取得無線終端設備所在位置的經緯度座標資料並提供給一Cross運算模組進行處理。 該Cross運算模組，該Cross運算模組取得該GPS定位模組提供的經緯度座標資料再配合收費站線段座標資料庫搜尋與計算出符合的收費站資料並提供給一狀態調整運算模組處理。 一收費站線段座標資料庫，該收費站線段座標資料庫提供該Cross運算模組搜尋與計算出符合的收費站資料，該收費站線段座標資料庫中包括所有收費站兩端的偵測線段經緯度座標。 一狀態調整運算模組，該狀態調整運算模組將該Cross運算模組產生的資料與系統變數統合計算以判定是否通過收費站。
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