[发明专利]基于物联网技术的快速高速公路不停车收费系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于物联网技术的快速高速公路不停车收费系统及方法。本发明涉及一种高速公路收费系统，其特征在于，包括固定在车辆内的车载终端；数据中心；位于高速公路入口处的入口物联网基站；布置于每个匝道口的入口车辆放行单元；位于高速公路出口处的出口物联网基站；布置在每条出口放行通道的车牌获取单元及自动放行闸机或自动放行闸机。本发明的另一个技术方案是提供了一种高速公路收费系统方法。本发明采用物联网技术来实现高速公路的收费，且将高速公路的收费、放行方式变更为两段式，在第一段区域时完成收费，而第二段区域根据第一段区域的收费情况对相应车辆进行自动放行，因此，可以大大提高高速公路收费区域的通行速度。

主权项

1.一种基于物联网技术的快速高速公路不停车收费系统，其特征在于，包括：固定在车辆内的车载终端，用于存储向数据中心注册过的用户信息和车牌信息，并基于物联网通信协议通过无线网络与数据中心建立数据通信；数据中心，用于建立、存储与更新各用户的用户信息、车牌信息、付费渠道信息以及收费信息四者之间的映射关系，收费信息至少包括高速公路入口信息、高速公路出口信息以及付费信息；位于高速公路入口处的四个位置坐标已知的入口物联网基站以及入口车辆信息处理单元，其中：所有入口物联网基站都具有高精度授时芯片，且都能基于物联网协议向外广播带有时间戳、自身ID和对应位置坐标的广播信号，所有入口物联网基站中有一个入口物联网基站向外广播的时间为基准时间，定义为基准入口物联网基站，基准入口物联网基站位于坐标原点；车载终端通过入口物联网基站基于基站定位方法实现定位，生成定位信息，基站定位方法包括以下步骤：车载终端进入包含有基准入口物联网基站在内的四个入口物联网基站的有效通信范围内，设为第一入口物联网基站、第二入口物联网基站、第三入口物联网基站及基准入口物联网基站，接收到四个入口物联网基站发送的广播信号，第一入口物联网基站、第二入口物联网基站、第三入口物联网基站的广播信号对应的时间戳分别为T1、T2、T3，基准入口物联网基站的广播信号对应的时间戳为T，则计算得到车载终端与第一入口物联网基站、第二入口物联网基站、第三入口物联网基站之间的距离分别为C×(T1‑T)、C×(T2‑T)、C×(T3‑T)，C表示光速，结合第一入口物联网基站、第二入口物联网基站、第三入口物联网基站的位置坐标得到车载终端的定位信息；车载终端通过无线网络将用户信息或车牌信息及定位信息定时上传至入口车道信息处理单元，由入口车道信息处理单元根据定位信息生成与用户信息或车牌信息相关联的行驶轨迹，并根据定位信息得到当前的高速公路入口信息，将得到的高速公路入口信息连同用户信息或车牌信息通过无线网络上传至数据中心，由数据中心更新对应的收费信息；布置于每个匝道口的入口车辆放行单元，入口车辆放行单元或者辨别经过车辆的车牌号码，查询数据中心中与车牌号码相匹配的车牌信息所对应的收费信息是否被正确更新，仅在正确更新的条件下，对车牌号码对应的车辆予以自动放行，或者由入口车道信息处理单元根据每个车辆的行驶轨迹判断每个车辆是否行驶至相应的入口车辆放行单元附近，通知相应的入口车辆放行单元，由入口车辆放行单元查询数据中心中存储的用户信息或车牌信息所对应的收费信息是否被正确更新，仅在正确更新的条件下，对车辆予以自动放行；位于高速公路出口处的四个位置坐标已知的出口物联网基站以及出口车辆信息处理单元，其中：所有出口物联网基站都具有高精度授时芯片，且都能基于物联网协议向外广播带有时间戳、自身ID和对应位置坐标的广播信号，所有出口物联网基站中有一个出口物联网基站向外广播的时间为基准时间，定义为基准出口物联网基站，基准出口物联网基站位于坐标原点，车载终端通过出口物联网基站基于基站定位方法实现定位，生成定位信息，并通过无线网络将用户信息或车牌信息及定位信息定时上传至出口车道信息处理单元，由出口车道信息处理单元根据定位信息生成与用户信息或车牌信息相关联的行驶轨迹，并根据定位信息得到当前的高速公路出口信息，基站定位方法包括以下步骤：车载终端进入包含有基准出口物联网基站在内的四个位置坐标已知的出口物联网基站的有效通信范围内，设为第一出口物联网基站、第二出口物联网基站、第三出口物联网基站及基准出口物联网基站，接收到四个出口物联网基站发送的广播信号，第一出口物联网基站、第二出口物联网基站、第三出口物联网基站的广播信号对应的时间戳分别为t1、t2、t3，基准出口物联网基站的广播信号对应的时间戳为t，则车载终端计算得到车辆与第一出口物联网基站、第二出口物联网基站、第三出口物联网基站之间的距离分别为C×(t1‑t)、C×(t2‑t)、C×(t3‑t)，C表示光速，结合第一出口物联网基站、第二出口物联网基站、第三出口物联网基站的位置坐标得到车辆的定位信息；位于高速公路出口处的扣费单元，接收出口车辆信息处理单元发送来的车牌信息或用户信息及当前的高速公路出口信息，查询数据中心中与车牌信息或用户信息对应的收费信息以及付费渠道信息，获取收费信息中的高速公路入口信息，再结合当前的高速公路出口信息计算得到费用后，通过付费渠道信息完成付费，根据付费情况更新收费信息中的高速公路出口信息及付费信息，并将更新后的付费信息连同车牌信息或用户信息上传至数据中心，由数据中心根据接收到的数据更新对应的收费信息；布置在每条出口放行通道的车牌获取单元及由车道工控机控制的自动放行闸机或由车道工控机控制的自动放行闸机，或者由车牌获取单元获取经由出口放行通道通行的车辆的车牌号码，车道工控机根据车牌号码查询数据中心中与之相匹配的车牌信息对应的收费信息，自动放行闸机在车道工控机的控制下对收费信息正确更新的车辆进行自动放行，或者由出口车辆信息处理单元基于行驶轨迹判断车辆已运行至相应的自动放行闸机附件，将对应的车牌信息或用户信息发送至相应的车道工控机，由车道工控机查询数据中心中对应的收费信息是否被正确更新，仅在正确更新的条件下，自动放行闸机在车道工控机的控制下对车辆予以自动放行。