用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及公路收費系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，機動車輛數(shù)量也隨著劇增。城 市交通的通暢問題影響著方方面面，比如影響整個城市整體的發(fā)展；擁塞的交通會對環(huán)境 產(chǎn)生影響，原因是不能及時同行的車輛，運行發(fā)動機的噪音和向空氣中排放的各種有害氣 體對周圍環(huán)境造成的影響；交通擁擠導(dǎo)致時間延誤，交通事故增多，燃油耗上升，交通擁堵 問題迫在眉睫，城市交通擁堵問題已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的瓶頸。
[0003] 由于電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機和自動控制技術(shù)等學(xué)科的飛速發(fā)展，為智能交通 系統(tǒng)的實現(xiàn)打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，城市智能交通系統(tǒng)是面向全市的交通進行的數(shù)據(jù)監(jiān) 測，交通信號燈控制與交通誘導(dǎo)的計算機控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代化城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最 重要的組成部分?，F(xiàn)有技術(shù)中的高速公路收費站，大多數(shù)都需要車輛停下來收費，在車輛集 中時段，容易造成車輛擁堵，耽誤車主寶貴的時間。也有采用ETC電子不停車收費系統(tǒng)，只 是車輛在通過收費站時，通過車載設(shè)備實現(xiàn)車輛識別、信息寫入并自動扣費，是國際上正在 努力開發(fā)并推廣普及的一種用于道路、大橋和隧道的電子收費系統(tǒng)。但是，這種ETC電子不 停車收費系統(tǒng)需要實現(xiàn)在車輛上安裝車載設(shè)備，導(dǎo)致用戶側(cè)的成本較高，而且，現(xiàn)有的ETC 電子收費系統(tǒng)對于車輛的定位都是采用WiFi定位和通信，其采取的定位算法也是傳統(tǒng)的 RSSI定位算法，其定位不準確，經(jīng)常發(fā)生定位錯誤，導(dǎo)致道閘不開啟，而且檢測速度以及交 互和認證速度較慢，不能達到車輛快速通過收費站的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本較低且能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測以及交互 和認證的用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：該用于高速公路的不停車收費系 統(tǒng)，包括位于收費站的道閘以及用于控制道閘的控制器，還包括服務(wù)器、路測單元與手機客 戶端，所述控制器與服務(wù)器相連，所述路測單元設(shè)置在收費站入口道路的兩側(cè)，所述路測單 元包括WiFi模塊與iBeacon發(fā)射模塊，所述手機客戶端具有iBeacon接收模塊、WiFi通信 模塊、車輛信息記錄模塊，所述服務(wù)器具有扣費模塊；
[0006] 所述WiFi模塊周期性的發(fā)送SSID，所述手機客戶端的WiFi通信模塊周期性檢測 一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模塊檢測到AP列表含有指定的SSID，此時WiFi 通信模塊發(fā)送指令給iBeacon接收模塊與車輛信息記錄模塊，車輛信息記錄模塊接收到 WiFi通信模塊發(fā)送的指令后將記錄的車輛信息通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器 根據(jù)接收到的車輛信息進行計費并通過扣費模塊進行扣費，iBeacon接收模塊接收到WiFi 通信模塊發(fā)送的指令后開始實時檢測iBeacon發(fā)射模塊發(fā)送的藍牙信號的RSSI值并通過 WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的RSSI值計算手機客戶端與路測單元之 間的距離，當(dāng)手機客戶端與路測單元之間的距離達到預(yù)設(shè)值時，服務(wù)器發(fā)送指令給控制器 控制閘道的開閉。
[0007] 進一步的是，所述服務(wù)器根據(jù)接收到的RSSI值采用如下計算方式計算手機客戶 端與路測單元之間的距離，具體的計算方式如下所述：
[0008] A、對接收到第i個時刻的RSSI值Y1進行Gaussian濾波處理得到I，i = 0, 1··· n-1 ；
[0009] B、將朽進行Savitzky-Golay濾波處理得到Ji
[0010] C、采用最大最小準則對g進行判斷得到第i個時刻的yi，即設(shè)定門限概率值M， 將f值帶入RSSI值的概率密度函數(shù)
，.其中μ =-69.977, O = 2. 14625,得到f值出現(xiàn)的概率值匕，當(dāng)仁大于M時，1=[，當(dāng)仁小于M時，yi= y i 1;
[0011] D、將71值帶入如下公式得到第i個時刻手機客戶端與路測單元之間的距離，具體 公式如下所示：
[0012] (Ii= a (^a1Cos (Yi* ω) +I^1Sin (Yi* ω) +a2cos (2*}^* ω) +b2sin (2*}^* ω)
[0013] 其中a。，a2, bp b2，ω為第i時刻的參數(shù)值，第i時刻的a。，a2, bp b2，ω參 數(shù)值采用如下計算方式得出：
[0014] 設(shè)定 a。，a!，a2, b!，b2，ω 的初始值為 a。= 6. 014, a != 7. 005, a 2= 1. 738, b != I. 551，b2= 0· 1173, ω = 〇· 02727 ;
[0015] 將第i-1時刻得到的a2, bp b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i時 刻的a。，所述方程如下所述：
[0016]
[0017] 將第i-Ι時刻得到的a。，a2, bp b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i時 刻的％，所述方程如下所述：
[0018]
[0019] 將第i_l時刻得到的a。，a2, b2，ω，yi ^山丨代入以下方程中，求解得到第i時 刻的h，所述方程如下所述：
[0020]
[0021] 將第i-Ι時刻得到的a。，&1，bp b2, ω，yi i，Cl1 i代入以下方程中，求解得到第i時 刻的a2，所述方程如下所述：
[0022]
[0023] 將第i_l時刻得到的a。，&1，a2, bp ω，yi ρ山丨代入以下方程中，求解得到第i時 刻的b2，所述方程如下所述：
[0024]
[0025] 將第i_l時刻得到的a。，&1，a2, bp b2, yi p Cl1丨代入以下方程中，求解得到第i時 刻的ω，所述方程如下所述：
[0026]
[0027] 進一步的是，對接收到的第i個時刻的RSSI值Yi進行Gaussian濾波處理的具體 過程如下：將Y 1帶入如下公式求得另，所述公式如下所示：
[0028]
2.
[0029] 其中
2是Gaussian隨機數(shù)標(biāo)準差的導(dǎo)數(shù)，N為常數(shù)。
[0030] 進一步的是，所述N = 5。
[0031] 進一步的是，將瓦.進行Savitzky-Golay濾波處理得到的具體過程如下：將_fi:帶 入如下公式求得E，所述公式如下所示：
[0032]
[0033] 進一步的是，所述門限概率值M為0· 15。
[0034] 本發(fā)明的有益效果：該用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)在工作時，WiFi模塊周期 性的發(fā)送SSID，司機隨時攜帶的手機客戶端的WiFi通信模塊周期性檢測一次AP列表是否 有指定SSID，若WiFi通信模塊檢測到AP列表含有指定的SSID，則表示手機客戶端進入了 收費站入口區(qū)域，由于手機客戶端被司機隨時攜帶，也就表示車輛進入了收費站入口區(qū)域， 此時WiFi通信模塊發(fā)送指令給iBeacon接收模塊與車輛信息記錄模塊，車輛信息記錄模塊 接收到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后將記錄的車輛信息通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器， 服務(wù)器根據(jù)接收到的車輛信息進行計費并通過扣費模塊進行扣費，iBeacon接收模塊接收 到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后開始實時檢測iBeacon發(fā)射模塊發(fā)送的藍牙信號的RSSI值 并通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的RSSI值計算手機客戶端與路測 單元之間的距離，當(dāng)手機客戶端與路測單元之間的距離達到預(yù)設(shè)值時，服務(wù)器發(fā)送指令給 控制器控制閘道的開閉，車輛便可以通過收費站，整個過程自動完成，司機無需任何操作， 由于現(xiàn)有的手機都具有iBeacon功能、WiFi通信功能以及信息記錄功能，因此，只需在現(xiàn)有 的手機上安裝一個控制軟件即可，用戶無需增加任何附件硬件，這樣就降低了用戶的使用 成本，易于推廣，其次，該用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)采用iBeacon實現(xiàn)定位，WiFi實 現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，二者互不干擾，由于iBeacon的定位精度高，WiFi通信的傳輸速率高，使得整 個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測以及交互和認證，且定位精度高，認證通過率高，誤檢概率低。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明的用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)框圖；
[0036] 圖2是經(jīng)過Gaussian濾波以及Savitzky-Golay濾波以后的RSSI效果圖；
[0037] 圖3為采用最大最小準則判斷后的RSSI效果圖；
[0038] 圖4為根據(jù)本發(fā)明計算方法得到的手機客戶端與路測單元之間的距離與采用傳 統(tǒng)方法計算得到的手機客戶端與路測單元之間的距離效果對比圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述
[0040] 如圖1所示，本發(fā)明所述的用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)包括位于收費站的道 閘以及用于控制道閘的控制器，還包括服務(wù)器、路測單元與手機客戶端，所述控制器與服 務(wù)器相連，所述路測單元設(shè)置在收費站入口道路的兩側(cè)，所述路測單元包括WiFi模塊與 iBeacon發(fā)射模塊，所述手機客戶端具有iBeacon接收模塊、WiFi通信模塊、車輛信息記 錄模塊，所述服務(wù)器具有扣費模塊；所述WiFi模塊周期性的發(fā)送SSID，所述手機客戶端的 WiFi通信模塊周期性檢測一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模塊檢測到AP列表含 有指定的SSID，此時WiFi通信模塊發(fā)送指令給iBeacon接收模塊與車輛信息記錄模塊，車 輛信息記錄模塊接收到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后將記錄的車輛信息通過WiFi通信模塊 轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的車輛信息進行計費并通過扣費模塊進行扣費，iBeacon 接收模塊接收到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后開始實時檢測iBeacon發(fā)射模塊發(fā)送的藍牙 信號的RSSI值并通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的RSSI值計算手機 客戶端與路測單元之間的距離，當(dāng)手機客戶端與路測單元之間的距離達到預(yù)設(shè)值時，服務(wù) 器發(fā)送指令給控制器控制閘道的開閉。該用于高速公路的不停車收費系統(tǒng)在工作時，WiFi 模塊周期性的發(fā)送SSID，司機隨時攜帶的手機客戶端的WiFi通信模塊周期性檢測一次AP 列表是否有指定SSID，若WiFi通信模塊檢測到AP列表含有指定的SSID，則表示手機客戶 端進入了收費站入口區(qū)域，由于手機客戶端被司機隨時攜帶，也就表示車輛進入了收費站 入口區(qū)域，此時WiFi通信模塊發(fā)送指令給iBeacon接收模塊與車輛信息記錄模塊，車輛信 息記錄模塊接收到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后將記錄的車輛信息通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā) 給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的車輛信息進行計費并通過扣費模塊進行扣費，iBeacon接收 模塊接收到WiFi通信模塊發(fā)送的指令后開始實時檢測iBeacon發(fā)射模塊發(fā)送的藍牙信號 的RSSI值并通過WiFi通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)接收到的RSSI值計算手機客 戶端與路測單元之間的距離，當(dāng)手機客戶端與路測單元之間的距離達到預(yù)設(shè)值時，服務(wù)器 發(fā)送指令給控制器控制閘道的開閉，車輛便可以通過收費站，整個過程自動完成，司機無需 任何操作，由于現(xiàn)有的手機都具有iBeacon功能、WiFi通信功能以及信息記錄功能，因此， 只需在現(xiàn)有的手機上安裝一個控制軟件即可，用戶無需增加任何附件硬件，這樣就降低了