[发明专利]一种基于精确位置匹配的多车道自由流电子收费方法

权利要求书

1.一种基于精确位置匹配的多车道自由流电子收费方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

步骤1：获取车载电子标签位置、车辆位置以及车辆图像，进行电子不停车收费交易：

车路通信与电子标签定位子系统通过读写天线向收费区域发射周期性的下行信号，与收费区域内的车载电子标签进行通信，定位天线接收车载电子标签返回的上行信号，

如果进入通信区域的车辆上没有安装车载电子标签，则读写天线无法与车载电子标签进行通信，定位天线也无法检测到的车载电子标签返回的上行信号，车路通信与电子标签定位子系统无该车辆经过收费站信息，

如果进入通信区域的车辆上安装有车载电子标签，则车载电子标签被下行信号唤醒，返回上行信号，车路通信与电子标签定位子系统收到上行信号后，对车载电子标签的合法性进行验证：

若车载电子标签为合法车载电子标签，则读写天线继续与车载电子标签进行通信，完成收费交易，

若车载电子标签为非法车载电子标签，则读写天线不再与车载电子标签进行通信，收费交易失败，

无论车载电子标签是否合法，定位天线都检测车载电子标签返回的上行信号的强度，车路通信与电子标签定位子系统根据该上行信号强度，定位出车载电子标签位置，然后，车路通信与电子标签定位子系统将收费交易结果、车载电子标签定位结果、车载电子标签定位时间输出给车道逻辑协调控制系统，

在上述车路通信与电子标签定位子系统工作的同时，车辆检测与定位子系统检测是否有车辆进入检测区域，当有车辆进入检测区域后，车辆检测与定位子系统立即检测出车辆位置、自动生成车辆编号，并向车道逻辑协调控制系统输出抓拍启动信号，抓拍启动信号包含车辆位置、检测时间和车辆编号，接着，车辆检测与定位子系统检测出车辆外形轮廓，并根据车辆外形轮廓自动划分车辆类型，然后，车辆检测与定位子系统将车型信息以及与该车对应的车辆编号输出给车道逻辑协调控制系统；

车道逻辑协调控制系统将抓拍启动信号传递给图像抓拍与车牌识别子系统，图像抓拍与车牌识别子系统按照抓拍启动信号中的车辆位置信息触发龙门架上相应位置的摄像机进行车辆图像抓拍，并进行车牌自动识别，接着图像抓拍与车牌识别子系统将抓拍图像、车牌识别结果以及与该车对应的车辆编号输出给车道逻辑协调控制系统；

车道逻辑协调控制系统每次收到车辆检测与定位子系统提供的抓拍启动信号后，都在车辆信息数据库中开辟一个存储单元，用于存储车辆检测与定位子系统输出的车辆编号、车辆位置、检测时间、车型信息以及图像抓拍与车牌识别子系统输出的抓拍图像、车牌识别结果、与之对应的车辆编号，

车道逻辑协调控制系统内还设置有车载电子标签信息数据库，用于存储车路通信与电子标签定位子系统输出的收费交易结果、车载电子标签定位结果、车载电子标签定位时间；

步骤2：通过精确位置匹配，辨别出合法车和非法车，

由车道逻辑协调控制系统对车路通信与电子标签定位子系统检测到的车载电子标签位置和车辆检测与定位子系统检测到的车辆位置进行匹配：

若在设定的时间段内，车辆检测与定位子系统检测到的车辆位置和车路通信与电子标签定位子系统检测到的车载电子标签位置在设定距离范围内，且车载电子标签为合法车载电子标签，则认为该车辆为合法车辆，

若在设定的时间段内，车辆检测与定位子系统检测到的车辆位置和车路通信与电子标签定位子系统检测到的车载电子标签位置在设定距离范围内，但车载电子标签为非法车载电子标签，则认为该车辆为非法安装电子标签的车辆，

若在设定的时间段内，车辆检测与定位子系统检测到的车辆位置和车路通信与电子标签定位子系统检测到的车载电子标签位置不在设定距离范围内，或只有车辆位置而无车载电子标签位置，则认为该车辆为未安装车载电子标签的车辆，

步骤3：后台数据处理，

车道逻辑协调控制系统将定位匹配结果，电子不停车收费交易结果、车辆图像抓拍与车牌识别结果上传给后台数据处理系统，进行后续处理。

2.如权利要求1所述的基于精确位置匹配的多车道自由流电子收费方法，其特征是：所述相同时间范围是指时间间隔在100毫秒之内，所述相同区域范围是指半径距离在0.5米之内。

3.一种为实施权利要求1所述的方法而采用的设备，其特征是：所述设备包括：车路通信与电子标签定位子系统、车辆检测与定位子系统、车辆图像抓拍与车牌识别子系统、车道逻辑协调控制系统，

车路通信系统与电子标签定位子系统由读写天线、定位天线和天线控制器，天线控制器内部配置有控制单元、数据处理单元和功率检测单元，控制单元用于解析读写天线和定位天线收到的上行信号，对于读写天线收到的上行信号，控制单元按照专用短程通信协议进行处理，并返回下行信号，完成上、下行数据链路连接和数据交换，对于定位天线收到的上行信号，控制单元将其送给功率检测单元进行信号强度检测，并将信号强度检测结果、检测时间、定位天线编号输送给数据处理单元，由数据处理单元将不同定位天线在同一检测周期中对同一车载电子标签进行位置计算，

车辆检测与定位子系统由车辆检测器构成，车辆检测由激光发射接收器、检测控制器组成，激光发射接收器向地面连续不停的发射激光脉冲波，形成激光幕墙，并将地面或车辆反射回来激光脉冲波送入检测控制器中的光电转换单元，经光电转换单元转换成电信号，没有车辆进入检测区域时，激光发射接收器接收的激光脉冲波全部是由地面反射回来的，当有车辆进入检测区域，穿过激光波束幕墙时，车辆前端进入、后端离开的这一段时间内，地面反射和车辆反射的激光脉冲波的能量不同，检测控制器通过分析激光脉冲波的能量变化，计算出车辆的长度、高度、宽度坐标，得到车辆外形轮廓，并根据车辆外形轮廓自动划分车辆类型，车辆检测与定位子系统负责对经过收费站点的车辆进行检测，并自动对车辆进行车型分类，

图像抓拍与车牌识别子系统由高清摄像机和抓拍控制器构成，抓拍控制器配置有图像处理单元和光学字符识别单元，可以完成对通行的车辆、包括车牌照进行图像抓拍，并自动识别出车牌号码，

车道逻辑协调控制系统由车道控制器以及车载电子标签信息数据库、车辆信息数据库构成，车道控制器配置有时间校准服务器，车道逻辑协调控制系统负责收集、处理上述相关子系统的输入信息，该系统该负责对以上各子系统的工作状态进行监控。