基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及方法，其中系统包括栏杆装置、微控模块、测距模块和标签模块，所述微控模块与所述栏杆装置相连接且控制所述栏杆装置；所述微控模块还连接有所述测距模块且与所述测距模块形成双向数据传输，所述测距模块用于检测或记录车辆的距离；所述测距模块设置于缓冲区内，所述标签模块安装在车辆上，所述标签模块与所述测距模块进行双向实时通信。该基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及通行方法在收费区内完成车辆与测距模块之间距离的数据采集，提前确定缓冲区内所有车辆是否可以通行，所有车辆实时按距离大小排队完成缴费，有效防止干扰。

【技术实现步骤摘要】
基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及方法
本专利技术属于移动通信行业
，尤其是涉及一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及通行方法。
技术介绍
据悉ETC又称高速公路不停车电子收费系统。它是通过“车载电子标签+IC卡”与ETC专用车道内的微波设备进行通讯，从而实现车辆不停车缴费的全自动收费系统。ETC电子不停车收费最大的优点就是提高通行效率。一辆车通过ETC收费口的时间只需十几秒甚至几秒，相对于传统的人工收费要快几倍；同时，ETC无需现金支付，从而避免了找零等带来的不便。但是目前常用基于RFID技术的ETC过路收费系统为保证计费准确和车辆通行安全，通行ETC车道时要求将车速控制在每小时20公里以内，同时还要求后车与前车尾部保持不小于10米距离。这在一定程度上降低了ETC通过系统的收费效率，甚至一定程度上还会出现识别问题，大大降低了车辆成功通过率。目前国外实现电子拥堵收费采用的技术手段主要有车牌识别技术、卫星定位技术。其中，车牌识别电子收费技术不成熟，且车牌识别精度不高，是制约这种技术发展的最大障碍；卫星定位电子收费技术比较新，但车载装置投入较高。超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，通过超宽带测距技术可以精准的获取车辆的距离信息，在高速口收费应用中达到较好的应用效果进而得到大力推广。因此，有必要开发一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统及通行方法，采用远距离无线测距的方法获取车辆距离收费口的距离并进行划费处理，解决目前传统ETC收费通行缓慢及识别有误等相关技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，采用远距离无线测距的方法获取车辆距离收费口的距离并进行划费处理，解决目前传统ETC收费通行缓慢及识别有误等相关技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，包括栏杆装置、微控模块、测距模块和标签模块，所述微控模块与所述栏杆装置相连接且控制所述栏杆装置；所述微控模块还连接有所述测距模块且与所述测距模块形成双向数据传输，所述测距模块用于检测或记录车辆的距离；所述测距模块设置于缓冲区内，所述标签模块安装在车辆上，所述标签模块与所述测距模块进行双向实时通信。采用上述技术方案，通过在高速公路收费站设置测距模块，在车辆上安装标签模块，测距模块预先计算缓冲区内车辆是否可以通行，采用UWB测距方式，实现每个收费通道口可以同时测距多辆车辆，并且测距精度更加准确，收费系统与栏杆装置联网，车辆可以不限制通行车道，通过效率更高；在收费区内完成车辆与测距模块之间距离的数据采集，提前确定缓冲区内所有车辆是否可以通行，所有车辆实时按距离大小排队完成缴费，有效防止干扰。其中测距模块布设于缓冲区内的龙门架上。作为本专利技术的优选技术方案，所述微控模块包括数据解算模块和收费模块，所述数据解算模块和所述收费模块分别与所述微控模块形成双向数据传输，所述微控模块通过所述数据解算模块确定车辆与所述测距模块的距离信息，所述收费模块用于判断车辆的划款信息是否可用，并将所述划款信息传送给所述微控模块。其中解算模块集成了车道地图、测距算法以及相关的API接口，将进入收费区的所有车辆生成距离某一收费口的距离大小排列数据，与测距标签的ID唯一绑定，并生成表格，然后通过有线或API的方式发送给收费模块；收费模块根据车辆综合信息与解算模块提供的距离信息，计算出合法车辆，完成计费，并控制栏杆装置放行与否。栏杆装置则控制道闸和信号灯，根据收费站系统的指令执行相应的动作。作为本专利技术的优选技术方案，所述标签模块包括输电模块，所述输电模块用于实时为所述标签模块供电。作为本专利技术的优选技术方案，所述测距模块为UWB测距基站，所述标签模块为UWB标签；所述标签模块与所述测距模块通过UWB通信方式进行双向实时通信。作为本专利技术的优选技术方案，所述测距模块通过六类网线与所述微控模块通信连接。本专利技术还要解决的技术问题是，提供一种采用基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统的车辆通行方法，采用远距离无线测距的方法获取车辆距离收费口的距离并进行划费处理，解决目前传统ETC收费通行缓慢及识别有误等相关技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该采用基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统的车辆通行方法，具体包括以下步骤：S1：当带有标签模块的车辆在进入高速公路收费站的缓冲区时，则与高速公路收费站的龙门架上安装的测距模块进行双向实时通信联络；S2：进入高速公路收费站的缓冲区时，各通行通道的车辆和各通行通道口的测距模块将接收到的标签模块的车辆信息发送给微控模块；S3：所述微控模块接收到所述测距模块提供的所述车辆信息后，根据车辆信息进行测距处理获得距离信息，再将所述车辆信息和距离信息发送给收费模块；所述收费模块根据所述车辆信息判断是否允许车辆出入高速口，若允许通过，所述收费模块则将允许通过信息发送给所述微控模块，所述微控模块发送指令将车辆待通行的通道上的栏杆装置抬起，保证该通道的车辆通行。本专利技术中采用测距模块与进入识别区内的车辆进行双向通信，微控模块对车辆的合法性以及测距模块与车辆之间距离信息进行验证；采用超宽带技术，每个通道的测距模块可以同时与多个车辆进行联络，并且测距更加准确，将车辆信息传送给微控模块，控制栏杆装置放行与否，验证工作在缓冲区内完成，收费工作在收费区内进行，提高通过效率；采用UWB测距，可以同时测距多辆车辆，并且测距精度更加准确，收费系统与栏杆装置联网，车辆可以随机选择通行车道通行，通过效率更高。作为本专利技术的优选技术方案，所述车辆信息包括车辆的车牌号、车型、司机信息、标签模块的ID信息和支付账户信息。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11：当带有标签模块的车辆在进入高速公路收费站的缓冲区时，所述标签模块与测距模块开启通信模式；S12：所述标签模块将标签信息的ID信息以广播的形式发送给所述测距模块，并记录车道的入口信息，所述测距模块接收到所述标签模块的ID信息后再与标签模块进行实时通信联络，将所述入口信息、车辆信息以UWB信号形式发送给所述测距模块。同时车辆驶入收费区过程中，标签模块持续处于广播状态，测距模块与车辆标签模块实时进行通信联络并进入步骤S2阶段。作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S3中所述微控模块接收到车辆信息后，将车辆信息发送给解算模块，通过TOF算法进行测距处理，获得带有标签模块的车辆的距离信息；所述收费模块通过查证车辆的合法性以及缴费结果判断是否允许车辆出入高速口。解算模块集成了车道地图、测距算法以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，包括栏杆装置、微控模块、测距模块和标签模块，所述微控模块与所述栏杆装置相连接且控制所述栏杆装置；所述微控模块还连接有所述测距模块且与所述测距模块形成双向数据传输，所述测距模块用于检测或记录车辆的距离；所述测距模块设置于缓冲区内，所述标签模块安装在车辆上，所述标签模块与所述测距模块进行双向实时通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，包括栏杆装置、微控模块、测距模块和标签模块，所述微控模块与所述栏杆装置相连接且控制所述栏杆装置；所述微控模块还连接有所述测距模块且与所述测距模块形成双向数据传输，所述测距模块用于检测或记录车辆的距离；所述测距模块设置于缓冲区内，所述标签模块安装在车辆上，所述标签模块与所述测距模块进行双向实时通信。


2.根据权利要求1所述的基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，所述微控模块包括数据解算模块和收费模块，所述数据解算模块和所述收费模块分别与所述微控模块形成双向数据传输，所述微控模块通过所述数据解算模块确定车辆与所述测距模块的距离信息，所述收费模块用于判断车辆的划款信息是否可用，并将所述划款信息传送给所述微控模块。


3.根据权利要求1所述的基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，所述标签模块包括输电模块，所述输电模块用于为所述标签模块供电。


4.根据权利要求1所述的基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，所述测距模块为UWB测距基站，所述标签模块为UWB标签；所述标签模块与所述测距模块通过UWB通信方式进行双向实时通信。


5.根据权利要求1所述的基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统，其特征在于，所述测距模块通过六类网线与所述微控模块通信连接。


6.一种采用基于UWB测距技术的ETC车辆收费通过系统的车辆通行方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：当带有标签模块的车辆在进入高速公路收费站的缓冲区时，则与高速公路收费站的龙门架上安装的测距模块进行双向实时通信联络，向所述测距模块发送车辆信息；
S2：进入高速公路收费站的缓冲区时，各通行通道的车辆和各通行通道口的测距模块将接收到的标签模块的车辆信息发送给微控模块；
S3：所述微控模块接收到所述测距模块提供的所述车辆信息后，根据车辆信息进行测距处理获得距离信息，再将所述车辆信息和距离信息发送给收费模块；所述收费模块根据所述车辆信息判断是否允许车辆出入高速口，若允许通过，所述收费模块则将允许通过信息发送给所述微控模块，所述微控模块发送指令将车辆待通行的通道上的栏杆装置抬起，保证该通道的车辆通行。


7.根据权利要求6所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，李冀，王超超，宋衍昊，张勇，肖岩，
申请(专利权)人：郑州联睿电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41