[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

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通系统(Intelligent Transport System，简称：ITS)领域，涉及多车道自由流电子收费方法，特别涉及一种基于精确位置匹配的多车道自由流电子收费方法。

背景技术

目前，我国很多省市都建设了高速公路电子不停车收费(Electronic Toll Collection，简称：ETC)系统。现有的高速公路电子收费系统采用单车道模式，安装车载电子标签的车辆需要进入指定的车道，以低速(目前高速公路ETC车道限速为20km/h)通过ETC车道；对于进入ETC车道的非法车辆，车道栏杆自动拦截，由人工干预处理。

ETC系统是由ETC天线和车载电子标签通过无线通信的方式实现收费交易的，通信协议采用专用短程通信(Dedicated Short Range Communication，简称DSRC)协议。其处理过程为：ETC天线(Road Side Unit，简称RSU)周期性发射下行的BST(Beacon Service Table，信标服务表)信号，安装有车载电子标签(或车载单元，On-Board Unit，简称OBU)的车辆驶入ETC收费区域时，收到BST信号，返回VST(Vehicle Service Table，车辆服务表)信号。VST信号中包含有车载电子标签的MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址、序列号和其他信息，其中车载电子标签的MAC地址是其与天线通信的主要识别码。天线收到上行DSRC信号数据帧后，以其MAC地址区分不同的车载电子标签；天线发给不同车载电子标签的下行信号数据帧，均以目标车载电子标签的MAC地址为下行帧的专有链路标识。车载电子标签只接收专有链路标识与自己的MAC地址相同的下行数据帧。天线收到VST信号之后，首先与车载电子标签进行安全认证，认证通过后为合法车辆，进行ETC收费交易。ETC交易通信结束后，天线发射结束指令，然后继续发射周期性的下行BST信号，等待后续车辆的驶入。

现有的ETC天线有收发一体的结构，也有发射天线和接收天线分体的结构，但发射天线和接收天线都不具备车辆定位功能。

虽然单车道模式的电子收费系统相对传统的人工收费有很大的技术进步，提高了车道通行能力，减少了交费服务时间，起到了节能减排的效果，但是仍然存在土建费用较高、通车速度相对较低、非法车辆需现场人工处理等不便。为了适应高速公路和城市道路无障碍通行和收费，一种被称为多车道自由流电子收费技术的设想被提出。

多车道自由流电子收费是指在收费站点没有车道隔离设施，收费设施架设在车道上方的龙门架上，和过站车辆上安装的车载电子标签通过无线通信的方式完成收费交易，车辆可按照正常车速(0-160km/h)、以任意方式(包括按车道、跨车道和变车道)通过收费站点。多车道自由流电子收费系统中的关键技术难题是，由于有未安装或者非法安装车载电子标签的车辆，除了对正常安装电子标签的车辆进行自动收费外，还要求对非法车辆能够进行现场自动辨别取证。目前，这仍是多车道自由流电子收费应用中需要进一步研究、完善的技术难题。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明的目是提出一种基于精确位置匹配的多车道自由流电子收费方法，通过对车辆检测和车载电子标签定位结果的精确匹配，实现对正常车和非法车辆的自动判别。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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，