專利名稱：一種電子不停車收費實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通訊領域，特別是射頻識別領域，具體涉及一種電子不停車收費 實現(xiàn)方法。
背景技術：
目前在射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)的眾多實際應用中， 智能交通的應用是最廣的，例如電子收費系統(tǒng)(Electronic Toll Collection System, ETC)，即不停車收費系統(tǒng)。ETC不停車收費技術出現(xiàn)在90年代初期，先后在北美、歐洲、日 本、澳洲、新加坡等地廣泛應用，我國也開展了相關項目的研究，在廣東、江蘇等一些省市地 區(qū)開展了示范工程的建設，并提出了相關的國內標準以加快電子不停車收費技術的發(fā)展。ETC系統(tǒng)利用RFID技術完成車輛與收費站之間的無線數(shù)據(jù)通訊，具體而言，通過 設置在車輛上的車載單元(On board Unit，0BU)(即車載電子標簽)與路邊單元(Road side unit, RSU)來實現(xiàn)，其中所述RSU上設有天線和車道讀寫器，具體處理過程當車輛高速通 過RSU的時候，OBU和RSU通過微波通訊，進行車輛自動識別和有關收費數(shù)據(jù)的交換，通過 計算機網(wǎng)絡進行收費數(shù)據(jù)的處理，從而實現(xiàn)不停車自動收費。在目前的ETC系統(tǒng)中，設置在路邊單元上的天線位于車道上方，為了保證車輛有 較高的通行速度和收費的穩(wěn)定可靠，天線在車道上覆蓋的通訊區(qū)域一般設置8M以上，但是 由于通訊區(qū)域范圍的擴大，經(jīng)常出現(xiàn)多車(至少是2車)同時處于同一天線通訊區(qū)域內的 現(xiàn)象，車道讀寫器無法判斷車輛的先后順序，尤其是當前面的車輛不能正常交易而后車可 進行交易時，就會出現(xiàn)前車被放行而后車被攔截的情況，稱之為跟車干擾。如圖1所示，在車道讀寫器的有效范圍內，有兩個車載電子標簽同時被清點到，這 樣車道讀寫器無法判斷車輛的先后順序，造成跟車干擾，影響正常收費交易的進行。如果跟車干擾發(fā)生在收費站入口，當前面車輛到達出口的時候，會因為沒有入口 信息而按照全程進行收費(具體處罰規(guī)則由高速公路當?shù)叵嚓P部門確定)，從而招致車主 的投訴。為了確認收費是否存在問題，高速公路管理人員必須從大量的收費錄像中確認客 戶投訴是否屬實，這樣實際操作中費力且費時，由于目前高速公路聯(lián)網(wǎng)使用，如果上述被罰 車輛屬于跨路段行駛，處理起來還要涉及與其他高速公路營運單位的協(xié)調，異常繁瑣。如果跟車干擾發(fā)生在收費站出口，被放行的車輛在有意或無意的情況下都會造成 事實上的逃費。而被攔截的正常交易車輛不但無法正常通行，而且還要被按照全程行駛進 行收費，即使多收的費用能夠在情況核實后退還給車主，但是實際的核對操作和跟車干擾 發(fā)生在收費站入口的情況處理過程相同，費力且費時。綜上所述，隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)范圍越來越大，單次車輛通行費日益攀高，跟車干擾 給高速公路管理部門帶來一定的經(jīng)濟損失，同時由于還會存在車主對損失的確認和分擔等 問題。因此跟車干擾不論是對高速公路管理部門還是高速公路用戶都帶來不利影響。另外，在實際運行中，現(xiàn)有的ETC系統(tǒng)，由于OBU芯片的差異性(不同OBU芯片廠 商生產的芯片性能存在差異)以及本身物理性能問題(例如，由于OBU本身是需要電池供電，電池性能存在差異)一致性不足，也會導致跟車計費出現(xiàn)失誤。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種電子不停車收費實現(xiàn)方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在 的ETC系統(tǒng)中的跟車干擾問題。本發(fā)明的具體實現(xiàn)方案如下一種電子不停車收費實現(xiàn)方法，包括如下處理步驟步驟1，確定觸發(fā)地感和抓拍地感之間的距離；步驟2，觸發(fā)地感檢測到車輛駛入天線通訊區(qū)，觸發(fā)車道讀寫器；步驟3，車載電子標簽對收到所述車道讀寫器發(fā)送的信號進行功率檢測，并將添加 有檢測結果的應答信號返回給車道讀寫器；步驟4，所述車道讀寫器將確定的車載電子標簽對應的介質訪問控制MAC地址送 到后臺計算機的堆棧中存儲，進行收費交易。在所述的收費實現(xiàn)方法中，所述步驟4中確定車載電子標簽對應的MAC地址具體 實現(xiàn)步驟如下所述車道讀寫器確定返回應答信號的車載電子標簽的個數(shù)，若只有1個車載電子 標簽，則將該車載電子標簽對應的MAC地址送到后臺計算機的堆棧中存儲；若不少于1個 車載電子標簽，則解析所述應答信號，得到應答信號功率值最大的車載電子標簽對應的MAC 地址，并將所述MAC地址送到后臺計算機的堆棧中存儲。在所述的收費實現(xiàn)方法中，所述步驟4中，若所述車載電子標簽不少于1個時，設 置所述車載電子標簽間的距離保持在3米以上。在所述的收費實現(xiàn)方法中，所述步驟3中，所述功率檢測是指所述車載電子標簽 對收到的所述車道讀寫器發(fā)送的信號進行空口信號強度指示功率檢測。在所述的收費實現(xiàn)方法中，所述步驟3中，所述車載電子標簽通過設置在其上的 解調芯片解析接收到車道讀寫器發(fā)送的信號，得到基帶信號；當基帶信號為高電平時，所述車載電子標簽對接收信號進行功率檢測。在所述的收費實現(xiàn)方法中，所述步驟3中，所述車道讀寫器通過廣播的方式發(fā)送 信號。在所述的收費實現(xiàn)方法中，還包括如下步驟步驟5，抓拍地感檢測到所述車載電子標簽離開天線通訊區(qū)域，觸發(fā)車道讀寫器對 堆棧內完成交易的車載電子標簽進行清點，若沒有清點到，則所述車道讀寫器啟動后臺計 算機刪除存儲在堆棧中的車載電子標簽的MAC地址；否則，清點到，則車輛沒有進行收費交
易ο在所述的收費實現(xiàn)方法中，還包括如下步驟步驟6，車道讀寫器判斷天線通訊區(qū)域內是否還存在車載電子標簽，若是，則轉入 步驟3，否則，將車道讀寫器休眠。采用本發(fā)明與現(xiàn)有技術的區(qū)別是，能夠利用空中傳輸過程中信號的衰減情況來判 斷車載電子標簽的距離，保證了車道讀寫器能夠確定車載電子標簽的前后對應關系，不但 解決了跟車干擾問題，而且不依賴OBU芯片性能，提高了跟車計費的準確率。另外，由于下行鏈路的發(fā)射源都是車道讀寫器，因此本發(fā)明是在車載電子標簽側進行信號的功率檢測， 從而保證對信號的衰減只有信號傳輸距離的影響，不會引入其他因素。另外，本發(fā)明是對單 一的車載電子標簽進行清點，由于清點過程很快，不會影響交易的效率。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是跟車干擾產生示意圖；圖2是本發(fā)明前述實施例中所述車載電子標簽與所述車道讀寫器之間距離與傳 輸信號衰減仿真示意圖；圖3是本發(fā)明所述的ETC電子不停車收費實現(xiàn)方法的一具體實施例的流程圖；圖4本發(fā)明前述實施例中所述車輛離開天線通訊區(qū)域時的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的主要技術思想是，在天線通訊區(qū)域內，同時存在多車時，利用前后車輛上 設有的車載電子標簽與車道讀寫器進行通訊時，由于傳輸路徑的不同導致信號衰減不同， 通過對觸發(fā)地感和抓拍地感進行位置定位，確定信號衰減情況，確定車道讀寫器與車載電 子標簽的對應關系，然后進行正常的收費交易，解決跟車干擾問題并提高跟車計費的準確率。下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述本發(fā)明所述的ECT系統(tǒng)，主要包括，設置在車輛上的車載電子標簽、設置在路邊單 元上的車道讀寫器和天線、觸發(fā)地感、抓拍地感、后臺計算機，其中，如圖1所示，所述天線 和車道讀寫器設置在路邊單元上，所述路邊單元位于龍門架上，位于車道上方，所述觸發(fā)地 感和抓拍地感設置在車道讀寫器的天線通訊覆蓋范圍內，所述車道讀寫器、觸發(fā)地感、抓拍 地感分別與后臺計算機進行連接。如圖2是在本發(fā)明所述的ETC系統(tǒng)中所述車載電子標簽與所述車道讀寫器之間距 離與傳輸信號衰減仿真示意圖，在車道讀寫器的天線通訊覆蓋范圍內，由于距離(所述距 離是指車輛相對于車道讀寫器的路徑長度)和角度的影響，車載電子標簽與車道讀寫器直 接進行信號傳輸時，由于傳輸路徑的不同導致信號衰減不同，因此選取其中距離與信號功 率成正比的一段作為有效通訊區(qū)域，將觸發(fā)地感和抓拍地感分別設置在有效通訊區(qū)域的兩 端，這樣保證當車輛通過兩個地感之間的路徑時信號衰減與距離成正比。從圖中可以看出，當車載電子標簽(即車輛)在距離車道讀寫器2m以外的區(qū)域， 可以保證信號衰減與距離成正比，因此確定車道讀寫器的有效工作范圍，在這個范圍內，兩 個車載電子標簽的距離能夠明確的用信號衰減情況表示?？紤]到車輛長度一般都在3m以 上，從仿真曲線中可以看出，相差3m的兩個車載電子標簽的衰減一般都能保證在3db以上， 因此可以保證在同一天線通訊區(qū)域內前后兩個不同的車載電子標簽的信號衰減情況可以 得到明確區(qū)分，從而確定車輛的位置。如圖3所示是本發(fā)明所述的ETC電子不停車收費實現(xiàn)方法的一具體實施例，具體 包括如下處理步驟
S31，車道讀寫器處于休眠狀態(tài)。S32，當觸發(fā)地感檢測到有車輛進入天線通訊區(qū)域，觸發(fā)車道讀寫器。S33，車道讀寫器以廣播方式向車載電子標簽發(fā)送信號，車載電子標簽接收到信號，隨機選擇一個延時，然后向車道讀寫器發(fā)送應答信號。所述車載電子標簽進行功率檢測具體是指，所述車載電子標簽在接收到所述車 道讀寫器發(fā)送的信號后，向車道讀寫器發(fā)送應答信號前，進行功率檢測，具體是這樣實現(xiàn) 的所述車載電子標簽通過設置在其上的解調芯片解析接收到車道讀寫器發(fā)送的信號，得 到基帶信號，當基帶信號為高電平時，所述車載電子標簽對接收信號進行RSSI (Received Signal Strength Indication，接收的信號強度指示)功率檢測，即對接收信號的功率進行 量化，得到每個車載電子標簽對應的接收信號功率值(即，功率檢測結果)，同時將功率檢 測結果寫入應答信號的指定字段中，并通過應答信號返回車道讀寫器。接收信號的功率值是一個變化的量，為了使得不同車載電子標簽的接收功率值可 以相互比較得到車輛的前后信息，以便控制交易情況，所述車載電子標簽對接收信號進行 空口 RSSI功率檢測，以此可以得到相對統(tǒng)一的接收信號的功率。另外，要求車載電子標簽在進行交易過程中，遇到清點指令能夠正常響應，同時不 會影響當前的交易，在響應清點指令后能夠繼續(xù)進行交易。這就要求車載電子標簽能夠實 現(xiàn)進程切換功能，也就是在進行交易的過程中，遇到清點指令后，能夠將當前交易流程暫 停，同時保存所有相關數(shù)據(jù)，然后切換到另一個進程，對清點指令進行相應，相應清點指令 后，切換到原先的交易進程中，恢復所有交易流程中的數(shù)據(jù)，繼續(xù)進行交易。S34，車道讀寫器接收到車載電子標簽的應答信號，判斷是否只收到一個應答信 號，若只收到一個應答信號，即只清點到一個車載電子標簽或者說只有一輛車在車道內，將 車載電子標簽的MAC (Media Access Control，介質訪問控制)地址送到后臺計算機的堆棧 中存儲，進行交易，然后轉入S36，否則，若收到兩個以上應答信號，即清點到兩個以上車載 電子標簽，則轉入S35。前述所述清點是指，在車道讀寫器和車載電子標簽之間利用信號傳輸來傳送清點 指令，當車道讀寫器向車載電子標簽通過發(fā)送信號傳送清點指令后，收到車載電子標簽通 過發(fā)送信號傳送應答指令，則認為車道讀寫器清點到一個車載電子標簽，相應的收到多個 應答指令，則認為車道讀寫器清點到多個車載電子標簽，即在當前天線通訊區(qū)域內同時存 在多個車輛。S35，車道讀寫器解析接收到的應答信號(即，清點到多個車載電子標簽)，得到每 個車載電子標簽接收信號功率值，進行比較，確認接收信號功率值最大的車載電子標簽，將 該車載電子標簽的MAC地址值送到后臺計算機的堆棧中存儲，進行收費交易；S36，抓拍地感檢測到車輛駛出天線通訊區(qū)域，觸發(fā)車道讀寫器對堆棧內完成交易 的車載電子標簽(即，離開車輛所攜帶的車載電子標簽)進行清點，若清點到則說明車輛沒 有交易，則車道讀寫器通知主控機觸發(fā)收費交易；否則，沒有清點到，則放行車輛，并通知后 臺計算機刪除存儲在堆棧中的車載電子標簽的MAC地址。所述清點是指，對離開車輛所攜帶的車載電子標簽進行清點，具體是利用完成交 易的車載電子標簽的ID向所述離開車輛發(fā)送一個清點指令，如果有應答(即，清點到車載 電子標簽)，說明離開車輛與完成交易的車載電子標簽的ID不對應，如果沒有應答(即，沒有清點到車載電子標簽)，說明剛剛離開的車輛與完成交易的車載電子標簽的ID對應。完 成清點后能夠繼續(xù)前面的交易流程而不會中斷。在前述實例中，當?shù)谝粋€車載電子標簽完成交易，返回S32開始進行下一個標簽 的交易。前述實例中，如果第一個車載電子標簽的交易發(fā)生異常，返回S32重新進行清點。S37，車道讀寫器判斷天線通訊區(qū)域內是否還存在車載電子標簽，若是，則轉入 S33，否則，將車道讀寫器休眠。如圖5所示，當抓拍地感檢測到車輛離開天線通訊區(qū)域時，由于車載電子標簽位 于車輛頭部，此時距離車道讀寫器的距離較遠，而且在車道讀寫器的背面2-3m處，可以保 證車道讀寫器不會識別到離開天線通訊區(qū)域的車輛的車載電子標簽，這樣就能夠確定駛出 通訊區(qū)域的車輛所配備的車載電子標簽。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種電子不停車收費實現(xiàn)方法，其特征在于包括如下處理步驟步驟1，確定觸發(fā)地感和抓拍地感之間的距離；步驟2，觸發(fā)地感檢測到車輛駛入天線通訊區(qū)，觸發(fā)車道讀寫器；步驟3，車載電子標簽對收到所述車道讀寫器發(fā)送的信號進行功率檢測，并將功勞檢測 值寫入應答信號返回給車道讀寫器；步驟4，所述車道讀寫器將確定的車載電子標簽對應的介質訪問控制MAC地址送到后 臺計算機的堆棧中存儲，進行收費交易。
2.如權利要求1所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟4中確定車載電子標簽對應的MAC地址具體實現(xiàn)步驟如下所述車道讀寫器確定返回應答信號的車載電子標簽的個數(shù)，若只有1個車載電子標 簽，則將該車載電子標簽對應的MAC地址送到后臺計算機的堆棧中存儲；若不少于1個車載 電子標簽，則解析所述應答信號，得到應答信號功率值最大的車載電子標簽對應的MAC地 址，并將所述MAC地址送到后臺計算機的堆棧中存儲。
3.如權利要求2所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟4中，若所述車載電子標簽不少于1個時，設置所述車載電子標簽間的距離保 持在3米以上。
4.如權利要求2所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟3中，所述功率檢測是指所述車載電子標簽對收到的所述車道讀寫器發(fā)送的 信號進行空口信號強度指示功率檢測。
5.如權利要求1-4任一權利要求所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟3中，所述車載電子標簽通過設置在其上的解調芯片解析接收到車道讀寫器 發(fā)送的信號，得到基帶信號；當所述基帶信號為高電平時，所述車載電子標簽對接收信號進行功率檢測。
6.如權利要求5所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟3中，所述車道讀寫器通過廣播的方式發(fā)送信號。
7.如權利要求5所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于還包括如下步驟步驟5，抓拍地感檢測到所述車載電子標簽離開天線通訊區(qū)域，觸發(fā)車道讀寫器對堆棧 內完成交易的車載電子標簽進行清點，若沒有清點到，則所述車道讀寫器啟動后臺計算機 刪除存儲在堆棧中的車載電子標簽的MAC地址；否則，清點到，則車輛沒有進行收費交易。
8.如權利要求5所述的收費實現(xiàn)方法，其特征在于還包括如下步驟步驟6，車道讀寫器判斷天線通訊區(qū)域內是否還存在車載電子標簽，若是，則轉入步驟 3，否則，將車道讀寫器休眠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子不停車收費實現(xiàn)方法，包括如下步驟確定觸發(fā)地感和抓拍地感之間的距離；觸發(fā)地感檢測到車輛駛入天線通訊區(qū)，觸發(fā)車道讀寫器；車載電子標簽對收到所述車道讀寫器發(fā)送的信號進行功率檢測，并將添加有檢測結果的應答信號返回給車道讀寫器；所述車道讀寫器將確定的車載電子標簽對應的介質訪問控制MAC地址送到后臺計算機的堆棧中存儲，進行收費交易。本發(fā)明保證了車道讀寫器能夠確定車載電子標簽的前后對應關系，不但解決了跟車干擾問題，而且提高了跟車計費的準確率。
文檔編號G07B15/00GK101996424SQ20091018962
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權日2009年8月25日
發(fā)明者張永智, 王立 申請人:中興通訊股份有限公司