用于高速公路的不停车收费系统技术方案

本发明专利技术公开了一种成本较低且能够实现快速检测以及交互和认证的用于高速公路的不停车收费系统。该不停车收费系统，位于收费站的道闸以及用于控制道闸的控制器，还包括服务器、路测单元与手机客户端，路测单元包括WiFi模块与iBeacon发射模块，手机客户端具有iBeacon接收模块、WiFi通信模块、车辆信息记录模块，所述服务器具有扣费模块。该不停车收费系统无需用户增加任何附件硬件，降低了用户的使用成本，其次，整个系统能够实现快速检测以及交互和认证，且定位精度高，认证通过率高，误检概率低。适合在公路收费系统领域推广应用。

【技术实现步骤摘要】
用于高速公路的不停车收费系统
本专利技术涉及公路收费系统领域，尤其是一种用于高速公路的不停车收费系统。
技术介绍
近年来随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，机动车辆数量也随着剧增。城市交通的通畅问题影响着方方面面，比如影响整个城市整体的发展；拥塞的交通会对环境产生影响，原因是不能及时同行的车辆，运行发动机的噪音和向空气中排放的各种有害气体对周围环境造成的影响；交通拥挤导致时间延误，交通事故增多，燃油耗上升，交通拥堵问题迫在眉睫，城市交通拥堵问题已经成为制约城市发展的瓶颈。由于电子技术、通信技术、计算机和自动控制技术等学科的飞速发展，为智能交通系统的实现打下了坚实的技术基础，城市智能交通系统是面向全市的交通进行的数据监测，交通信号灯控制与交通诱导的计算机控制系统，是现代化城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。现有技术中的高速公路收费站，大多数都需要车辆停下来收费，在车辆集中时段，容易造成车辆拥堵，耽误车主宝贵的时间。也有采用ETC电子不停车收费系统，只是车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信息写入并自动扣费，是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。但是，这种ETC电子不停车收费系统需要实现在车辆上安装车载设备，导致用户侧的成本较高，而且，现有的ETC电子收费系统对于车辆的定位都是采用WiFi定位和通信，其采取的定位算法也是传统的RSSI定位算法，其定位不准确，经常发生定位错误，导致道闸不开启，而且检测速度以及交互和认证速度较慢，不能达到车辆快速通过收费站的目的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种成本较低且能够实现快速检测以及交互和认证的用于高速公路的不停车收费系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：该用于高速公路的不停车收费系统，包括位于收费站的道闸以及用于控制道闸的控制器，还包括服务器、路测单元与手机客户端，所述控制器与服务器相连，所述路测单元设置在收费站入口道路的两侧，所述路测单元包括WiFi模块与iBeacon发射模块，所述手机客户端具有iBeacon接收模块、WiFi通信模块、车辆信息记录模块，所述服务器具有扣费模块；所述WiFi模块周期性的发送SSID，所述手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，此时WiFi通信模块发送指令给iBeacon接收模块与车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块接收到WiFi通信模块发送的指令后开始实时检测iBeacon发射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭。进一步的是，所述服务器根据接收到的RSSI值采用如下计算方式计算手机客户端与路测单元之间的距离，具体的计算方式如下所述：A、对接收到第i个时刻的RSSI值Yi进行Gaussian滤波处理得到i＝0,1…n-1；B、将进行Savitzky-Golay滤波处理得到C、采用最大最小准则对进行判断得到第i个时刻的yi，即设定门限概率值M，将值带入RSSI值的概率密度函数其中μ＝-69.977，σ＝2.14625，得到值出现的概率值fi，当fi大于M时，当fi小于M时，yi＝yi-1；D、将yi值带入如下公式得到第i个时刻手机客户端与路测单元之间的距离，具体公式如下所示：di＝a0+a1cos(yi*ω)+b1sin(yi*ω)+a2cos(2*yi*ω)+b2sin(2*yi*ω)其中a0，a1，a2，b1，b2，ω为第i时刻的参数值，第i时刻的a0，a1，a2，b1，b2，ω参数值采用如下计算方式得出：设定a0，a1，a2，b1，b2，ω的初始值为a0＝6.014，a1＝7.005，a2＝1.738，b1＝1.551，b2＝0.1173，ω＝0.02727；将第i-1时刻得到的a1，a2，b1，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的a0，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a2，b1，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的a1，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a1，a2，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的b1，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a1，b1，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的a2，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a1，a2，b1，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的b2，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a1，a2，b1，b2，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的ω，所述方程如下所述：进一步的是，对接收到的第i个时刻的RSSI值Yi进行Gaussian滤波处理的具体过程如下：将Yi带入如下公式求得所述公式如下所示：其中，α是Gaussian随机数标准差的导数，N为常数。进一步的是，所述N＝5。进一步的是，将进行Savitzky-Golay滤波处理得到的具体过程如下：将带入如下公式求得所述公式如下所示：进一步的是，所述门限概率值M为0.15。本专利技术的有益效果：该用于高速公路的不停车收费系统在工作时，WiFi模块周期性的发送SSID，司机随时携带的手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，则表示手机客户端进入了收费站入口区域，由于手机客户端被司机随时携带，也就表示车辆进入了收费站入口区域，此时WiFi通信模块发送指令给iBeacon接收模块与车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块接收到WiFi通信模块发送的指令后开始实时检测iBeacon发射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭，车辆便可以通过收费站，整个过程自动完成，司机无需任何操作，由于现有的手机都具有iBeacon功能、WiFi通信功能以及信息记录功能，因此，只需在现有的手机上安装一个控制软件即可，用户无需增加任何附件硬件，这样就降低了用户的使用成本，易于推广，其次，该用于高速公路的不停车收费系统采用iBeacon实现定位，WiFi实现数据传输，二者互不干扰，由于iBeacon的定位精度高，WiFi通信的传输速率高，使得整个系统能够实现快速检测以及交互和认证，且定位精度高，认证通过率高，误检概率低。附图说明图1是本专利技术的用于高速公路的不停车收费系统的逻辑结构框图；图2是经本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高速公路的不停车收费系统，包括位于收费站的道闸以及用于控制道闸的控制器，其特征在于：还包括服务器、路测单元与手机客户端，所述控制器与服务器相连，所述路测单元设置在收费站入口道路的两侧，所述路测单元包括WiFi模块与iBeacon发射模块，所述手机客户端具有iBeacon接收模块、WiFi通信模块、车辆信息记录模块，所述服务器具有扣费模块；所述WiFi模块周期性的发送SSID，所述手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，此时WiFi通信模块发送指令给iBeacon接收模块与车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块接收到WiFi通信模块发送的指令后开始实时检测iBeacon发射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭。...

【技术特征摘要】
1.用于高速公路的不停车收费系统，包括位于收费站的道闸以及用于控制道闸的控制器，其特征在于：还包括服务器、路测单元与手机客户端，所述控制器与服务器相连，所述路测单元设置在收费站入口道路的两侧，所述路测单元包括WiFi模块与iBeacon发射模块，所述手机客户端具有iBeacon接收模块、WiFi通信模块、车辆信息记录模块，所述服务器具有扣费模块；所述WiFi模块周期性的发送SSID，所述手机客户端的WiFi通信模块周期性检测一次AP列表是否有指定SSID，若WiFi通信模块检测到AP列表含有指定的SSID，此时WiFi通信模块发送指令给iBeacon接收模块与车辆信息记录模块，车辆信息记录模块接收到WiFi通信模块发送的指令后将记录的车辆信息通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的车辆信息进行计费并通过扣费模块进行扣费，iBeacon接收模块接收到WiFi通信模块发送的指令后开始实时检测iBeacon发射模块发送的蓝牙信号的RSSI值并通过WiFi通信模块转发给服务器，服务器根据接收到的RSSI值计算手机客户端与路测单元之间的距离，当手机客户端与路测单元之间的距离达到预设值时，服务器发送指令给控制器控制闸道的开闭；所述服务器根据接收到的RSSI值采用如下计算方式计算手机客户端与路测单元之间的距离，具体的计算方式如下所述：A、对接收到第i个时刻的RSSI值Yi进行Gaussian滤波处理得到i＝0,1…n-1；B、将进行Savitzky-Golay滤波处理得到C、采用最大最小准则对进行判断得到第i个时刻的yi，即设定门限概率值M，将值带入RSSI值的概率密度函数其中μ＝-69.977，σ＝2.14625，得到值出现的概率值fi，当fi大于M时，当fi小于M时，yi＝yi-1；D、将yi值带入如下公式得到第i个时刻手机客户端与路测单元之间的距离，具体公式如下所示：di＝a0+a1cos(yi*ω)+b1sin(yi*ω)+a2cos(2*yi*ω)+b2sin(2*yi*ω)其中a0，a1，a2，b1，b2，ω为第i时刻的参数值，第i时刻的a0，a1，a2，b1，b2，ω参数值采用如下计算方式得出：设定a0，a1，a2，b1，b2，ω的初始值为a0＝6.014，a1＝7.005，a2＝1.738，b1＝1.551，b2＝0.1173，ω＝0.02727；将第i-1时刻得到的a1，a2，b1，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的a0，所述方程如下所述：将第i-1时刻得到的a0，a2，b1，b2，ω，yi-1，di-1代入以下方程中，求解得到第i时刻的a1，所述方程如下所述：

【专利技术属性】
技术研发人员：席正，付磊，
申请(专利权)人：成都思晗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51