基于车路协同的高速公路自由流收费系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，包括云端设备、高速沿线路侧设备、收费站路侧设备和车载设备，其中：车载设备安装于车辆上，高速沿线路侧设备设于高速公路多义性路径的路段旁，收费站路侧设备设于高速公路出入口处的收费站旁，云端设备设于联网结算中心；车载设备与高速沿线路侧设备之间通过C‑V2X协议互相无线通信，车载设备与收费站路侧设备之间通过C‑V2X协议互相无线通信，高速沿线路侧设备与云端设备之间通过5G网络互相无线通信，收费站路侧设备与云端设备之间通过光纤互相有线通信。本实用新型专利技术可实现车辆在高速公路上的无感自由流收费，易实施，成本少，满足智能交通技术的发展需求。

Freeway free flow toll system based on vehicle road coordination

【技术实现步骤摘要】
基于车路协同的高速公路自由流收费系统
本技术涉及一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，属于公路收费设备领域。
技术介绍
我国的高速公路收费从最开始的独立路段收费发展到省域联网收费，再发展到近几年来的ETC联网收费，以及手机移动支付通行费，可谓收费技术随着科技的发展在不断地进步。针对我国即将采取的全国撤销省界主线收费站的措施，如何实现高效快速收费是高速公路收费所面临的重要课题。目前，交通运输部主推“ETC技术为主、车牌视频识别技术为辅”的技术方案，方案大体为：大力推广ETC，在高速公路省界收费站设置ETC虚拟收费站实现收费，采用车牌视频识别技术进行辅助稽查。ETC(ElectronicTollCollection，电子不停车收费)系统是一种成熟的不停车收费技术，其在欧美国家已有二十多年的历史，我国是从2000年左右引入的，现已逐渐成为我国收费技术标准。但是，ETC技术存在以下缺陷：ETC是基于5.8GHz的DSRC通信技术(DedicatedShortRangeCommunications，专用短程通信技术)，通信距离短，一般通信半径为10m-30m，因此需要在每条车道的门架上设置天线；ETC的通信覆盖范围小，限制了交易状态下车辆的通行速度，不能保证车辆在120km/h以上的车速下的交易成功率；ETC的通信抗干扰能力较差，存在邻道干扰、反射干扰等问题；ETC通信速率低，仅有不到0.5Mbps，协议栈简单，难以适应智能交通未来发展，无法支持基于大数据、人工智能的车路协同、自动驾驶等应用。综合考虑已有ETC系统的自身特点，其主要的功能在于收取高速公路通行费，而在全国撤销省界主线收费站的方案中，需要在两两互通公路之间设置虚拟收费站，如果采用ETC系统的话，则需要在虚拟收费站位置仍设置多个门架、天线等，施工和设备成本昂贵，初步测算全国高速公路网总投资会接近1000亿元，同时因ETC技术的局限性，无法满足智能交通技术的发展，会造成重复建设，浪费极大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其可实现车辆在高速公路上的无感自由流收费，易实施，成本少，满足智能交通技术的发展需求。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其特征在于：它包括云端设备、高速沿线路侧设备、收费站路侧设备和车载设备，其中：车载设备安装于车辆上，高速沿线路侧设备设于高速公路多义性路径的路段旁，收费站路侧设备设于高速公路出入口处的收费站旁，云端设备设于联网结算中心；车载设备与高速沿线路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，车载设备与收费站路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，高速沿线路侧设备与云端设备之间通过5G网络互相无线通信，收费站路侧设备与云端设备之间通过光纤互相有线通信。本技术的优点是：本技术可实现车辆在高速公路上的自由通行、无感自由流收费，高速公路出入口无需设置实际收费站，提高了车辆通行效率，为驾驶者带来了良好的行车舒适性和安全性。附图说明图1是本技术的组成示意图。图2是收费站路侧设备的组成示意图。图3是高速沿线路侧设备的组成示意图。图4是车载设备的组成示意图。图5是本技术的实施说明示意图。具体实施方式如图1至图5所示，本技术基于车路协同的高速公路自由流收费系统包括云端设备10、高速沿线路侧设备30、收费站路侧设备20和车载设备40，其中：车载设备40不可拆卸地安装于车辆上，高速沿线路侧设备30设于高速公路多义性路径的路段旁，收费站路侧设备20设于高速公路出入口处的收费站旁，云端设备10设于联网结算中心(不受局限)；车载设备40与高速沿线路侧设备30之间通过C-V2X协议互相无线通信，车载设备40与收费站路侧设备20之间通过C-V2X协议互相无线通信，高速沿线路侧设备30与云端设备10之间通过5G网络互相无线通信，收费站路侧设备20与云端设备10之间通过光纤互相有线通信。在实际实施中，高速沿线路侧设备30还可设于高速公路上交通量易发生变化的路段旁。在本技术中，多义性路径是指两个收费站之间存在两条或者两条以上的行驶路径。在实际实施时，高速沿线路侧设备30与收费站路侧设备20之间还通过光纤有线连接，以在高速沿线路侧设备30与云端设备10之间无法互相无线通信的情况下，高速沿线路侧设备30可将相关信息通过收费站路侧设备20上传给云端设备10。在本技术中，车载设备40设于车辆的仪表台与副驾驶座之间，或者车载设备40设于后视镜处，其中：车载设备40由车辆的供电系统(已有系统)供电。在本技术中，收费站为实际收费站或虚拟收费站。具体来说，本技术高速公路自由流收费系统处于初期阶段时，需要在存在实际收费站的情形下使用，而当未来拆除实际收费站后，本技术高速公路自由流收费系统便进入正式运行阶段，高速公路出入口处的收费站即为虚拟收费站。实际收费站是指在高速公路出入口的每条车道上安装门架等设施的收费站。而虚拟收费站是虚拟的，不用在高速公路出入口的每条车道上安装门架等设施。在实际设计中，云端设备10包括云端服务器。云端服务器具有有线/无线通讯、数据收发、处理等功能。云端设备10主要负责车辆信息管理、账户资金管理、生成车辆行驶路径等。如图3，高速沿线路侧设备30包括RSU装置31。高速沿线路侧设备30主要负责在车辆经过时与车载设备40通信、获取车辆的位置信息、向云端设备10上传作为车辆行驶路径生成依据的位置信息等。如图2，收费站路侧设备20包括收费站边缘计算服务器21，收费站边缘计算服务器21的信号端口分别与RSU装置22、高清摄像头23的信号端口连接，高清摄像头23用于对进出高速公路出入口的车辆进行拍摄，收费站边缘计算服务器21具有与云端设备10通讯、计算通行费等功能。收费站路侧设备20主要负责车辆图像抓拍、车辆出入高速公路时触发收费站场景云、与车载设备40间通讯、判断车辆进出高速公路意图、通行费计算等。如图4，车载设备40包括主控模块41，主控模块41的信号端口分别与通信模块42、卫星定位模块43、接口模块44、显示模块45的信号端口连接，其中：主控模块41包括控制芯片，主控模块41主要用于协调各模块并负责控制、存储、读写等，通信模块42具有4G网络、5G网络、C-V2X协议、蓝牙、Wifi、NFC和RFID通讯功能，通信模块42主要负责与高速沿线路侧设备30的RSU装置31、收费站路侧设备20的RSU装置22进行通讯，以及ETC通行卡读写等，卫星定位模块43用于与北斗卫星和/或GPS通讯来对车辆进行定位，接口模块44用于经由CAN总线与车辆的控制系统连接，显示模块45用于显示收费状态、预警信息等。车载设备40主要负责车辆身份唯一标识，绑定银行卡、手机微信等支付账户、读写现有的ETC通行卡、卫星定位等。在本技术中，高速沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其特征在于：它包括云端设备、高速沿线路侧设备、收费站路侧设备和车载设备，其中：车载设备安装于车辆上，高速沿线路侧设备设于高速公路多义性路径的路段旁，收费站路侧设备设于高速公路出入口处的收费站旁，云端设备设于联网结算中心；车载设备与高速沿线路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，车载设备与收费站路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，高速沿线路侧设备与云端设备之间通过5G网络互相无线通信，收费站路侧设备与云端设备之间通过光纤互相有线通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其特征在于：它包括云端设备、高速沿线路侧设备、收费站路侧设备和车载设备，其中：车载设备安装于车辆上，高速沿线路侧设备设于高速公路多义性路径的路段旁，收费站路侧设备设于高速公路出入口处的收费站旁，云端设备设于联网结算中心；车载设备与高速沿线路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，车载设备与收费站路侧设备之间通过C-V2X协议互相无线通信，高速沿线路侧设备与云端设备之间通过5G网络互相无线通信，收费站路侧设备与云端设备之间通过光纤互相有线通信。


2.如权利要求1所述的基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其特征在于：
所述高速沿线路侧设备还设于高速公路上交通量易发生变化的路段旁。


3.如权利要求1所述的基于车路协同的高速公路自由流收费系统，其特征在于：
所述高速沿线路侧设备与所述收费站路侧设备之间通过光纤有线连接。


4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐陈群，陈剑威，程苏沙，李先锋，姚静，王玉珏，张琪，贾琦，
申请(专利权)人：中路未来北京交通技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11