一种基于可见光通信的道路自动收费系统与方法技术方案

一种基于可见光通信的道路自动收费系统与方法，该系统包括收费信息存储模块、可见光通信发送模块、可见光通信接收模块以及收费处理模块，可见光通信发送模块安装于车辆上，与车辆前灯相连接，可见光通信接收模块安装于道路收费站，收费信息存储模块用于存储车辆用户的收费信息，可见光通信发送模块用于根据收费信息进行编码和调制，产生出适宜承载于可见光上的波形数据，并控制车前灯以可见光信号的形式发送出去，可见光通信接收模块用于接收车前灯发送的可见光信号，并将其还原为数字信息并发送给收费处理模块，由收费处理模块完成放行控制和收费记录与处理。该系统能够彻底解决微波无线传输的ETC识别率、抗干扰和安全性上存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光通信的道路自动收费系统与方法
本专利技术涉及一种基于可见光通信的道路自动收费系统与方法。
技术介绍
不停车收费系统(又称电子收费系统ElectronicTollCollectionSystem，简称ETC系统)利用无线技术完成车辆与收费站之间的数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网络进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。由于无线信道自身的广播特性，电磁波传播缺乏良好的定向性，所以目前已经部分部署的ETC系统普遍要求车辆通过时放慢速度，从而客观上降低了通信效率。更为令人不满意的是，ETC卡无法识别或者错误识别的情况时有发生，前后车间距过小所导致的跟车干扰也难以克服。此外，由于ETC系统直接涉及用户的经济利益，因此无线通信的安全性也是值得关注的隐患。这些问题使得基于微波无线传输的ETC系统的效能还有很大的提升空间。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于可见光通信的道路自动收费系统与方法，解决现有ETC识别率、抗干扰和安全性方面存在的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于可见光通信的道路自动收费系统，包括收费信息存储模块、可见光通信发送模块、可见光通信接收模块以及收费处理模块，所述可见光通信发送模块安装于车辆上，与车辆前灯相连接，所述收费信息存储模块与所述可见光通信发送模块通信连接或一体化设计，所述可见光通信接收模块安装于道路收费站，所述可见光通信接收模块与所述收费处理模块通信连接，所述收费信息存储模块用于存储车辆用户的收费信息，所述可见光通信发送模块用于根据所述收费信息进行编码和调制，产生出适宜承载于可见光上的波形数据，并控制所述车前灯以可见光信号的形式发送出去，所述可见光通信接收模块用于接收所述车前灯发送的所述可见光信号，并将其还原为数字信息并发送给所述收费处理模块，由所述收费处理模块完成放行控制和收费记录与处理。进一步地：所述可见光通信接收模块安装于收费站抬杆或闸门上。所述收费信息包括用户的ID、车辆的车型、牌照。所述车辆前灯为前大灯、昼间灯或为车载通信专门安装的灯具，优选为LED灯。所述可见光通信发送模块包括调制编码模块、LED控制模块以及主控制器，所述调制编码模块经通信链路连接所述收费信息存储模块，所述调制编码模块用于对准备使用可见光发送的数字信息进行编码和调制，以产生出适宜承载于可见光上的波形，所述LED控制模块经灯具控制链路与采用LED灯具的所述车前灯连接，所述LED控制模块用于对所述LED灯具的发光幅度和相位进行控制，以实现数字信息的可见光传输，所述主控制器用于控制和协调所述可见光通信发送模块各部分的正常运行。所述可见光通信接收模块包括光电转换接口、解调解码模块以及主控制器，所述光电转换接口用于接收可见光信号并将其转换为电信号，所述解调解码模块用于对可见光信号转换的电信号进行解调解码，提取其中的数字信息，并通过通信接口经通信链路传输到所述收费处理模块，所述主控制器用于控制和协调所述可见光通信接收模块各部分的正常运行。所述收费处理模块包括收费站计算机，所述收费站计算机接收所述可见光通信接收模块发送来的信息，对用户身份信息以及车辆信息进行认证，并通过互联网络与银行或者道路管理部门的服务器相连接，访问用户的相关帐户以完成收费扣款；所述收费站计算机根据扣款是否成功进行道路收费站设施的放行控制。所述收费信息存储模块包括静态存储器、存储卡槽、存储卡接口和主控制器，所述静态存储器用于存储用户无法自行读取和修改的信息，所述存储卡槽用于插入用户的存储卡，所述存储卡接口用于从所述存储卡槽内的存储卡上读取数据，所述主控制器控制从所述静态存储器或者所述存储卡上读取数据并传送给所述可见光通信发送模块。一种基于可见光通信的道路自动收费方法，使用所述的基于可见光通信的道路自动收费系统进行收费。进一步地，所述可见光通信发送模块使用的可见光调制方式包括OOK、QAM或OFDM，使用的可见光编码方式包括前向纠错编码或防闪烁扰码。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种基于可见光通信的道路自动收费系统和方法，其不需要安装微波通信设备，只需要在车辆的前灯上安装可见光通信控制装置，同时在收费站处例如抬杆上安装用于接收可见光信号的接收器，可通过抬杆自然走线，将接收器与收费站室内电脑相连接。车辆通过收费站时，只需要在通信装置的控制下，用前灯照射至抬杆，即可将包括车型和牌号在内的收费信息发送至收费站，收费站的电脑自动与银行或者高速管理部门连接，扣除用户帐户中的相应费用，达到不停车收费的目的。可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)是一种新兴的基于可见光(400THz-790THz)的光无线通信技术。作为自由空间光通信的典型代表，可见光通信可以提供短距离、安全、无干扰的无线链路，与传统的射频通信相比，可见光无线通信不用申请频谱证，也可以避免电磁波干扰。本专利技术了使用可见光通信的道路自动收费系统，能够彻底解决现有ETC识别率、抗干扰和安全性方面存在的问题，为新一代道路自动收费系统的部署提供可靠的技术途径。附图说明图1为本专利技术基于可见光通信的道路自动收费系统一种实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的收费信息存储模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例的可见光通信发送模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例的可见光通信接收模块的结构示意图；图5为本专利技术实施例的收费方法的基本流程图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1，在一种实施例中，一种基于可见光通信的道路自动收费系统，包括收费信息存储模块、可见光通信发送模块、可见光通信接收模块14以及收费处理模块。所述可见光通信发送模块安装于车辆11上，与车辆前灯相连接。所述收费信息存储模块与所述可见光通信发送模块可以分立设置，以无线或有线通信链路进行通信连接，两者也可以采用一体化设计的模块12。所述可见光通信接收模块14安装于道路收费站13，所述可见光通信接收模块14与所述收费处理模块通信连接，所述收费信息存储模块用于存储车辆用户的收费信息，所述可见光通信发送模块用于根据所述收费信息进行编码和调制，产生出适宜承载于可见光上的波形数据，并控制所述车前灯以可见光信号的形式发送出去，所述可见光通信接收模块14用于接收所述车前灯发送的所述可见光信号，并将其还原为数字信息并经过控制链路18发送给所述收费处理模块，由所述收费处理模块进行收费记录与处理，并经过控制链路18完成放行控制。在优选的实施例中，所述可见光通信接收模块14安装于收费站抬杆或闸门上。在优选的实施例中，所述收费信息包括用户的ID、车辆的车型、牌照。在优选的实施例中，所述车辆前灯为前大灯、昼间灯或为车载通信专门安装的灯具，优选为LED灯。参阅图2，在优选的实施例中，所述收费信息存储模块包括静态存储器21、存储卡槽22、存储卡接口24和主控制器25，所述静态存储器21用于存储用户无法自行读取和修改的信息，所述存储卡槽22用于插入用户的存储卡，所述存储卡接口24用于从所述存储卡槽22内的存储卡上读取数据，所述主控制器25控制从所述静态存储器或者所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,包括收费信息存储模块、可见光通信发送模块、可见光通信接收模块以及收费处理模块，所述可见光通信发送模块安装于车辆上，与车辆前灯相连接，所述收费信息存储模块与所述可见光通信发送模块通信连接或一体化设计，所述可见光通信接收模块安装于道路收费站，所述可见光通信接收模块与所述收费处理模块通信连接，所述收费信息存储模块用于存储车辆用户的收费信息，所述可见光通信发送模块用于根据所述收费信息进行编码和调制，产生出适宜承载于可见光上的波形数据，并控制所述车前灯以可见光信号的形式发送出去，所述可见光通信接收模块用于接收所述车前灯发送的所述可见光信号，并将其还原为数字信息并发送给所述收费处理模块，由所述收费处理模块完成放行控制和收费记录与处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,包括收费信息存储模块、可见光通信发送模块、可见光通信接收模块以及收费处理模块，所述可见光通信发送模块安装于车辆上，与车辆前灯相连接，所述收费信息存储模块与所述可见光通信发送模块通信连接或一体化设计，所述可见光通信接收模块安装于道路收费站，所述可见光通信接收模块与所述收费处理模块通信连接，所述收费信息存储模块用于存储车辆用户的收费信息，所述可见光通信发送模块用于根据所述收费信息进行编码和调制，产生出适宜承载于可见光上的波形数据，并控制所述车前灯以可见光信号的形式发送出去，所述可见光通信接收模块用于接收所述车前灯发送的所述可见光信号，并将其还原为数字信息并发送给所述收费处理模块，由所述收费处理模块完成放行控制和收费记录与处理。2.如权利要求1所述的基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,所述可见光通信接收模块安装于道路收费站的抬杆或闸门上。3.如权利要求1所述的基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,所述收费信息包括用户的ID、车辆的车型、牌照。4.如权利要求1所述的基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,所述车辆前灯为前大灯、昼间灯或为车载通信专门安装的灯具，优选为LED灯。5.如权利要求1至4任一项所述的基于可见光通信的道路自动收费系统，其特征在于,所述可见光通信发送模块包括调制编码模块、LED控制模块以及主控制器，所述调制编码模块经通信链路连接所述收费信息存储模块，所述调制编码模块用于对准备使用可见光发送的数字信息进行编码和调制，以产生出适宜承载于可见光上的波形，所述LED控制模块经灯具控制链路与采用LED灯具的所述车前灯连接，所述LED控制模块用于对所述LED灯具的发光幅度和相位进行控制，以实现数字信息的可见...

【专利技术属性】
技术研发人员：权进国，张颢，金爽，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44