本發(fā)明涉及高速公路自由流收費，具體為基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、高速公路自由流收費是一種基于電子收費技術(shù)的收費方式，它允許車輛在高速公路上以設(shè)計速度自由行駛，無需減速或停車，即可完成收費過程。

2、公開號為cn111063042a的中國專利公開了一種基于大數(shù)據(jù)的高速公路自由流收費路徑擬合系統(tǒng)，主要通過對于高速公路是否能夠通行、高速公路的通行費用、高速公路通行的舒適性和高速公路的通行距離等多種狀態(tài)進(jìn)行分析，可以及時規(guī)劃擬合出一條適應(yīng)自身需求的最佳高速通行路線，解決了傳統(tǒng)的高速公路在運行時對過往車輛自由收費，沒有對收費的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，這樣就導(dǎo)致很多車輛在需要通過高速行駛時，不能規(guī)劃擬合出一條適應(yīng)自身需求最佳高速行駛路線的問題，上述專利雖然解決了路徑擬合的問題，但是在實際操作中還存在以下問題：

3、1.沒有將車輛的信息進(jìn)行更完整的錄入和接收，從而導(dǎo)致對車輛進(jìn)行驗證時，驗證結(jié)果不準(zhǔn)確。

4、2.收費站沒有將車輛的行駛軌跡進(jìn)行更精準(zhǔn)的行程擬合，從而導(dǎo)致無法對車輛的軌跡進(jìn)行稽查。

5、3.車輛在駛?cè)胧召M站etc通道之前，沒有根據(jù)現(xiàn)場etc通道的使用情況進(jìn)行針對性的駛?cè)胍龑?dǎo)，從而導(dǎo)致現(xiàn)場交通不便捷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)，通過可視化界面，值班人員可以直觀地看到各個etc通道的負(fù)載情況，避免某些通道過載而其他通道空閑的情況，通過云原生技術(shù)，收費站控制中心可以遠(yuǎn)程監(jiān)控每個etc通道的運行情況，基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)需要不斷的技術(shù)創(chuàng)新和升級，以適應(yīng)不斷變化的交通需求和技術(shù)環(huán)境，使用樣條曲線對匹配的軌跡進(jìn)行擬合，使得擬合后的軌跡更加平滑、連續(xù)，且能更好地反映車輛的實際行駛路徑，擬合完成后，能夠自動將車輛在高速公路上的行駛路徑標(biāo)注為車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)，包括：

4、車輛信息獲取單元，用于：

5、將車輛的實時信息和基本信息進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)完成后得到標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)；

6、收費站信息處理單元，用于：

7、車輛行駛到高速公路收費站時，收費站控制中心根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)對行駛車輛進(jìn)行信息驗證，信息驗證合格后得到目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)；

8、云原生平臺數(shù)據(jù)接收處理單元，用于：

9、收費站控制中心將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)傳輸至云原生平臺中，云原生平臺將接收的目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡擬合，擬合完成后得到車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)；

10、車輛收費及引導(dǎo)處理單元，用于：

11、根據(jù)車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)將車輛引導(dǎo)至對應(yīng)的etc通道，并將扣費信息發(fā)送至線上支付系統(tǒng)進(jìn)行自動扣費，自動扣費后將扣費賬單通過網(wǎng)上銀行發(fā)送至車主。

12、優(yōu)選的，所述車輛信息獲取單元，還用于：

13、車輛內(nèi)設(shè)置車載定位裝置，車載定位裝置用于實時獲取車輛的位置數(shù)據(jù)和生成行駛軌跡數(shù)據(jù)；

14、車輛的實時信息包括車輛位置數(shù)據(jù)、行駛軌跡數(shù)據(jù)、車牌號碼、車輛速度、時間戳和etc設(shè)備狀態(tài)，其中，貨車還包括車輛軸數(shù)和車輛重量；

15、車輛的基本信息包括車主信息、車輛注冊信息、車輛類型、車輛尺寸、etc賬戶信息、繳費信息和黑白名單狀態(tài)；

16、車輛的實時信息和基本信息都確認(rèn)完成后得到標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)。

17、優(yōu)選的，所述收費站信息處理單元，還用于：

18、高速公路收費站設(shè)置有信號采集裝置、攝像裝置和地磅，當(dāng)車輛行駛到高速公路收費站時，信號采集裝置將標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)進(jìn)行接收；

19、攝像裝置利用圖像識別技術(shù)提取車牌號碼、車輛類型和車輛尺寸，并將提取的車牌號碼、車輛類型和車輛尺寸與標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)中的車牌號碼、車輛類型和車輛尺寸進(jìn)行比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷車牌號碼、車輛類型和車輛尺寸是否合格；

20、再將etc設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行核對，根據(jù)核對結(jié)果判斷etc設(shè)備狀態(tài)是否為激活狀態(tài)；

21、將標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)中的行駛軌跡數(shù)據(jù)與每個收費站站點獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡比對，根據(jù)對比結(jié)果判斷車輛行駛軌跡是否合法。

22、優(yōu)選的，所述收費站信息處理單元，還用于：

23、當(dāng)車輛是貨車時，高速公路收費站的地磅將貨車的車輛軸數(shù)和車輛重量進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集，并將實時采集的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)中的車輛軸數(shù)和車輛重量進(jìn)行對比判斷；

24、將標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)中的時間戳進(jìn)行合理性驗證；

25、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)車輛信息數(shù)據(jù)判斷車輛是否為黑名單車輛，將黑名單車輛進(jìn)行異常標(biāo)注；

26、均驗證完成并合格后標(biāo)注為目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)；

27、將驗證異常的車輛進(jìn)行提示和人工引導(dǎo)。

28、優(yōu)選的，所述云原生平臺數(shù)據(jù)接收處理單元，包括：

29、數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于：

30、收費站控制中心將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)確認(rèn)后傳輸至云原生平臺；

31、目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，先將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸量進(jìn)行確認(rèn)；

32、其中，數(shù)據(jù)傳輸量為將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)劃分為若干個長度一致的數(shù)據(jù)段，根據(jù)數(shù)據(jù)段的數(shù)量確認(rèn)目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸量；

33、再將收費站控制中心與云原生平臺之間的傳輸信道進(jìn)行確認(rèn)，其中，傳輸信道數(shù)據(jù)不少于9條；

34、將每條傳輸信道的信道剩余容量進(jìn)行確認(rèn)，根據(jù)信道剩余容量選擇目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的傳輸信道，其中，信道剩余容量大于目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的傳輸量；

35、當(dāng)信道剩余容量大于目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的傳輸量的傳輸信道大于兩條時，選擇多條傳輸信道中信號強(qiáng)度最強(qiáng)的為目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的傳輸信道。

36、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，還包括：

37、傳輸速率實時監(jiān)測模塊，用于實時監(jiān)測每個傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸速率；

38、數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)每個傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，獲取每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)；

39、其中，所述每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)通過如下公式獲取：

40、；

41、其中，r表示每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)；n表示每個傳輸信道對應(yīng)運行的已經(jīng)歷的單位時間的個數(shù)，并且，所述單位時間為1s；bi表示傳輸信道的第i個單位時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率；bi表示傳輸信道的第i個單位時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率；bbi表示傳輸信道的第i個單位時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差；bbi-1表示傳輸信道的第i-1個單位時間對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差；bbmax表示傳輸信道運行n個單位時間時所產(chǎn)生的n-1個數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差中的數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差最大值；bn表示傳輸信道的當(dāng)前時刻的數(shù)據(jù)傳輸速率；

42、綜合信道因數(shù)獲取模塊，用于利用每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)結(jié)合當(dāng)前時刻的每個傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸速率獲取綜合信道因數(shù)；

43、目標(biāo)長度獲取模塊，用于利用所述綜合信道因數(shù)結(jié)合當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量獲取目標(biāo)長度；其中，所述目標(biāo)長度即為對所述目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分時，所述數(shù)據(jù)段對應(yīng)的長度。

44、優(yōu)選的，所述綜合信道因數(shù)獲取模塊，包括：

45、數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)提取模塊，用于提取每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)；

46、數(shù)據(jù)傳輸速率獲取模塊，用于提取當(dāng)前時刻的每個傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸速率；

47、數(shù)值提取模塊，用于從所述當(dāng)前時刻的每個傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸速率中篩選出傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率最大值和數(shù)據(jù)傳輸速率最小值；

48、調(diào)節(jié)系數(shù)獲取模塊，用于利用所述數(shù)據(jù)傳輸速率最大值和數(shù)據(jù)傳輸速率最小值獲取每個傳輸信道對應(yīng)的調(diào)節(jié)系數(shù)；

49、其中，所述每個傳輸信道對應(yīng)的調(diào)節(jié)系數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

50、；

51、其中，f表示每個傳輸信道對應(yīng)的調(diào)節(jié)系數(shù)；bmax和bmin分別表示數(shù)據(jù)傳輸速率最大值和數(shù)據(jù)傳輸速率最小值；r表示每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)；bm01表示數(shù)據(jù)傳輸速率最大值時刻對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差；bm02表示數(shù)據(jù)傳輸速率最小值時刻對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)差；

52、綜合信道因數(shù)獲取執(zhí)行模塊，用于利用所述每個傳輸信道對應(yīng)的調(diào)節(jié)系數(shù)結(jié)合每個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)獲取綜合信道因數(shù)；

53、其中，所述綜合信道因數(shù)通過如下公式獲?。?/p>

54、；

55、其中，s表示綜合信道因數(shù)；m表示傳輸信道的總個數(shù)；fi表示第i個傳輸信道對應(yīng)的調(diào)節(jié)系數(shù)；ri表示第i個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)；rb表示m個傳輸信道對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指標(biāo)因數(shù)標(biāo)注差。

56、優(yōu)選的，所述目標(biāo)長度獲取模塊，包括：

57、綜合信道因數(shù)提取模塊，用于提取所述綜合信道因數(shù)；

58、數(shù)據(jù)量提取模塊，用于提取當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量；

59、歷史數(shù)據(jù)提取模塊，用于提取所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的歷史傳輸記錄中的每次目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量及其傳輸過程中對應(yīng)的數(shù)據(jù)段的長度；

60、目標(biāo)長度獲取執(zhí)行模塊，用于利用所述綜合信道因數(shù)和當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量，結(jié)合所述數(shù)據(jù)傳輸模塊的歷史傳輸記錄中的每次目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量及其傳輸過程中對應(yīng)的數(shù)據(jù)段的長度獲取當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時對應(yīng)的目標(biāo)長度；

61、其中，所述當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時對應(yīng)的目標(biāo)長度通過如下公式獲取：

62、；

63、其中，k表示當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時對應(yīng)的目標(biāo)長度；k0表示預(yù)設(shè)的初始數(shù)據(jù)段長度；s表示綜合信道因數(shù)；k表示目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)；ci表示第i次目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸對應(yīng)的數(shù)據(jù)量；cx表示預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)量參考值；ki表示第i次目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸對應(yīng)的數(shù)據(jù)段長度；c0表示當(dāng)前目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)量。

64、優(yōu)選的，所述云原生平臺數(shù)據(jù)接收處理單元，還包括：

65、行駛軌跡擬合模塊，用于：

66、云原生平臺將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)接收后進(jìn)行軌跡擬合；

67、先將目標(biāo)收費車輛數(shù)據(jù)中的行駛軌跡數(shù)據(jù)與高速公路路網(wǎng)利用地圖匹配算法將車輛的gps點與最接近的道路段進(jìn)行匹配；

68、將匹配完成后的軌跡利用卡爾曼濾波進(jìn)行平滑處理，并將平滑處理后的軌跡進(jìn)行物理規(guī)律判斷；

69、最后使用樣條曲線將匹配的軌跡進(jìn)行擬合，擬合完成后得到車輛在高速公路上的行駛路徑，并標(biāo)注為車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)。

70、優(yōu)選的，所述車輛收費及引導(dǎo)處理單元，包括：

71、車輛引導(dǎo)模塊，用于：

72、將高速收費站的etc通道進(jìn)行容量預(yù)檢；

73、其中，收費站控制中心將收費站中每個etc通道的等待車輛數(shù)量進(jìn)行實時車輛數(shù)據(jù)監(jiān)控；

74、并將監(jiān)控的實時車輛數(shù)據(jù)在每個etc通道上方的顯示屏中進(jìn)行等待車輛數(shù)量顯示；

75、行駛車輛進(jìn)入收費站etc通道之前根據(jù)每個etc通道上方的顯示屏上方顯示的等待車輛數(shù)量進(jìn)行擇優(yōu)選擇；

76、選擇完成后車輛在etc通道進(jìn)行排隊進(jìn)入，并且每個etc通道上方的顯示屏中顯示的等待車輛數(shù)量以及收費站現(xiàn)場的畫面均以可視化界面?zhèn)鬏斨林蛋嗳藛T的顯示屏中；

77、etc扣費模塊，用于：

78、當(dāng)行駛車輛行駛至收費站的etc通道時，根據(jù)車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)中的車輛行駛軌跡進(jìn)行車輛出行里程計算，根據(jù)車輛出行里程計算出行費用；

79、當(dāng)車輛通過收費站的etc通道時，etc通道將扣費信息與etc賬戶信息進(jìn)行信息互通，etc賬戶信息將etc通道的扣費信息發(fā)送至線上支付系統(tǒng)，發(fā)送至線上支付系統(tǒng)通過etc賬戶信息進(jìn)行自動扣費；

80、etc賬戶信息進(jìn)行自動扣費后將扣費賬單通過網(wǎng)上銀行發(fā)送至車主。

81、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

82、1.本發(fā)明提供的基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)，能夠為交通管理部門提供智能調(diào)度和路徑規(guī)劃建議，緩解交通擁堵，提高道路通行效率,能夠?qū)崟r監(jiān)控車輛行駛狀態(tài)，對超速、違規(guī)行駛等行為進(jìn)行及時預(yù)警和處理，通過云原生技術(shù)的支持，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸、存儲和處理，避免了數(shù)據(jù)丟失或延遲，保證了數(shù)據(jù)的完整性,通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理平臺，操作員能夠?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。

83、2.本發(fā)明提供的基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)，使用樣條曲線對匹配的軌跡進(jìn)行擬合，使得擬合后的軌跡更加平滑、連續(xù)，且能更好地反映車輛的實際行駛路徑，擬合完成后，能夠自動將車輛在高速公路上的行駛路徑標(biāo)注為車輛引導(dǎo)收費數(shù)據(jù)，減少了人工標(biāo)注的工作量，通過精確劃分?jǐn)?shù)據(jù)段和選擇合適的信道，可以最大程度地減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中的丟失或損壞，通過確認(rèn)信道剩余容量并選擇最優(yōu)信道，有助于優(yōu)化資源利用。

84、3.本發(fā)明提供的基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)，通過可視化界面，值班人員可以直觀地看到各個etc通道的負(fù)載情況，及時采取措施進(jìn)行負(fù)載均衡，避免某些通道過載而其他通道空閑的情況，通過云原生技術(shù)，收費站控制中心可以遠(yuǎn)程監(jiān)控每個etc通道的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，基于云原生技術(shù)的高速公路自由流收費系統(tǒng)需要不斷的技術(shù)創(chuàng)新和升級，以適應(yīng)不斷變化的交通需求和技術(shù)環(huán)境。