一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，包括主控機(jī)、路側(cè)讀寫設(shè)備、車牌識(shí)別設(shè)備、信息顯示設(shè)備、自動(dòng)欄桿、與主控機(jī)相連的激光掃描儀，所述激光掃描儀用于獲取實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括通信天線和天線控制器，所述主控機(jī)用于控制天線控制器觸發(fā)通信天線動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域，使投射到車道的通信區(qū)域的長(zhǎng)度與實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息相匹配，并完成車輛隊(duì)列構(gòu)建和車型識(shí)別以及有效OBU車輛的交易、無效OBU車輛和無OBU車輛的辨識(shí)。本發(fā)明專利技術(shù)精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域，有效解決跟車干擾、鄰道干擾、倒車和插隊(duì)問題、交易成功率不高以及通行車速過低的問題。

A ETC system that can accurately locate a vehicle and dynamically set up a communication area

The invention discloses a ETC system for precise positioning of vehicles and dynamic setting of communication area, including the main control machine, roadside equipment, license plate recognition equipment, information display equipment, automatic laser scanner connected rails, and main control machine, the laser scanner is used to obtain the real-time vehicle location information, vehicle longitudinal profile information the roadside; reading and writing device includes a communication antenna and antenna controller, the main controller is used to control the antenna controller to trigger dynamic communication antenna set communication area, the communication area is projected onto the lane with the length of the real-time vehicle location information, vehicle longitudinal profile information, and complete the vehicle queue construction and vehicle recognition and identification of effective OBU vehicle trading, invalid OBU vehicles and OBU vehicles. The invention accurately positions the vehicle and dynamically sets up the communication area, and effectively solves the problems of following vehicle interference, adjacent channel interference, reversing and jumping the queue, low success rate of the transaction and low passing speed.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及電子不停車收費(fèi)（ETC）
，尤其涉及一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
不停車收費(fèi)系統(tǒng)(又稱ElectronicTollCollection，簡(jiǎn)稱ETC系統(tǒng))是20世紀(jì)90年代后期出現(xiàn)的高新技術(shù)產(chǎn)品，是目前世界上最先進(jìn)的收費(fèi)系統(tǒng)。不停車收費(fèi)系統(tǒng)是利用專用短程微波通訊（DSRC，DedicatedShortRangeCommunication）技術(shù)，通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載電子標(biāo)簽(OBU，On-BoardUnit)與安裝在收費(fèi)站ETC車道上的微波天線進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)車輛信息識(shí)別，采用電子支付方式自動(dòng)完成車輛通行費(fèi)扣除的全自動(dòng)收費(fèi)方式，從而整個(gè)收費(fèi)過程無須停車取票和交費(fèi)，大大縮短了車輛的過站時(shí)間，提高了車道通行能力，加快了通行車速，降低了油耗和污染。最近幾年，隨著交通和環(huán)境壓力猛增及國(guó)家相關(guān)部委政策出臺(tái)，ETC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅猛，全國(guó)各地ETC車道數(shù)量增長(zhǎng)迅速，在2015年底基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)ETC聯(lián)網(wǎng)。然而，當(dāng)前的ETC系統(tǒng)仍然存在不少問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）目前ETC系統(tǒng)一般采用環(huán)形線圈檢測(cè)器檢測(cè)和定位車輛以及觸發(fā)天線喚醒、攝像機(jī)抓拍、自動(dòng)欄桿降桿等動(dòng)作，而環(huán)形線圈檢測(cè)器存在許多缺陷：首先環(huán)形線圈檢測(cè)器定位精度不夠高。因?yàn)闄z測(cè)車輛有效長(zhǎng)度約等于車輛長(zhǎng)度與線圈寬度的和，在車輛長(zhǎng)度差別較大的情況，對(duì)有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)都判斷為有車顯然造成較大誤差，而這必將對(duì)ETC系統(tǒng)的精確定位和及時(shí)響應(yīng)有較大影響。而且不同車輛的底盤高度相差較大，使得環(huán)線線圈檢測(cè)器顧此失彼，很難兼顧底盤高低相差太大的車型，特別是底盤較高的大型車會(huì)由于車身材料分布不均勻引起線圈頻率變化不穩(wěn)定而造成誤檢。另外，車輛經(jīng)過不同線圈邊緣或者鄰近車道車輛靠近經(jīng)過線圈時(shí)，也會(huì)發(fā)生“誤觸發(fā)”。對(duì)于多線圈檢測(cè)系統(tǒng)，不同感應(yīng)線圈之間存在相互干擾，相鄰線圈的設(shè)置需要有一定的距離，占用空間較大，導(dǎo)致車輛定位只能是間斷的幾個(gè)區(qū)域，而且線圈往往響應(yīng)緩慢，導(dǎo)致對(duì)車輛定位不準(zhǔn)確，在車流擁堵車間距小于3m時(shí)其檢測(cè)精度大幅下降。其次，線圈檢測(cè)器的安裝和維護(hù)比較困難，還需要中斷交通，影響路面壽命，并且線圈很容易被重車和路面施工等損壞。最后，線圈易受冰凍、路基下沉、鹽堿等自然環(huán)境的影響。（2）現(xiàn)有技術(shù)中通過分析多個(gè)接收天線接收到OBU信號(hào)功率的不同來計(jì)算OBU的位置信息，該方法受OBU發(fā)射天線方向性以及受定位接收天線一致性和天線安裝角度的影響，定位誤差較大。另外，目前對(duì)于無OBU的車輛的定位局限于車輛檢測(cè)器，定位精度不高。（3）目前的ETC車道由于通信覆蓋區(qū)域范圍及標(biāo)簽靈敏度的差異，當(dāng)通信區(qū)域設(shè)置過長(zhǎng)時(shí)存在多輛車同時(shí)處于天線通信區(qū)內(nèi)的情況，若前端的車輛不能正常交易而后車可進(jìn)行交易，就會(huì)出現(xiàn)前車被放行而后車被攔截的錯(cuò)誤，導(dǎo)致交易成功率不高以及跟車干擾；當(dāng)通信區(qū)域設(shè)置過短時(shí)，對(duì)于電子標(biāo)簽不夠靈敏或車速過快的車輛，交易失敗率較大，同時(shí)大大降低了ETC車道的通行速度及效率。另外，由于受到車主駕駛行為習(xí)慣和收費(fèi)廣場(chǎng)道路環(huán)境的影響，車輛在ETC車道上異常穿插的現(xiàn)象屢見不鮮，這種穿插行為若未能給予準(zhǔn)確識(shí)別和妥善處理，極易導(dǎo)致車輛誤放、逃費(fèi)，對(duì)ETC車道的正常運(yùn)營(yíng)造成影響。（4）由于ETC車道是一條專用、快速的車道，車輛通行的便捷和暢通是其優(yōu)越性的一大體現(xiàn)。但實(shí)際應(yīng)用中，由于盲區(qū)、交易區(qū)間小等問題的存在，容易導(dǎo)致車輛出現(xiàn)交易不暢或未能完成交易等情況，車道的通行效果不佳，目前ETC車道通行車速一般只能保持在20km/h以內(nèi)，這不能很好的解決高速公路的擁堵情況。專利號(hào)為CN102565758A的中國(guó)專利技術(shù)專利公開了“ETC系統(tǒng)中車載單元的定位裝置和方法”，該專利技術(shù)通過至少兩個(gè)不同位置的天線接收到同一車載單元微波信號(hào)的起始時(shí)間及位置信息來確定該車載單元的位置信息，雖然能使定位精度不受車載單元發(fā)射天線性能和定位接收天線一致性的影響，提高定位精度，但該專利技術(shù)需要采用多個(gè)天線增大了成本和復(fù)雜度，且只能定位ETC車輛位置，不能解決非ETC車輛進(jìn)入ETC車道的處理問題。專利號(hào)為CN103456047A的中國(guó)專利技術(shù)專利公開了“基于車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的電子不停車收費(fèi)車道系統(tǒng)及方法”，該專利技術(shù)根據(jù)傳統(tǒng)的車輛檢測(cè)傳感器反饋的車輛位置信號(hào)和微波反饋的信號(hào)構(gòu)建車輛隊(duì)列信息，可以進(jìn)一步提高對(duì)車隊(duì)的整體處理效率，提高對(duì)車輛異常通行行為捕捉的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，但是傳統(tǒng)的車輛檢測(cè)器，特別是環(huán)形線圈檢測(cè)器，數(shù)量較多，安裝和布設(shè)復(fù)雜困難，對(duì)車輛定位的精度還有待進(jìn)一步提高。專利號(hào)為CN103021035A的中國(guó)專利技術(shù)專利公開了“一種使用激光雷達(dá)的長(zhǎng)通信區(qū)域電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)”，該專利技術(shù)確實(shí)能夠保證一定程度的車輛通行速度和交易成功率，降低跟車干擾幾率，但由于通信區(qū)域固定，無法自適應(yīng)不同OBU靈敏性和車輛速度，通信區(qū)域內(nèi)還是可能存在多輛車輛而出現(xiàn)跟車干擾。因此，在充分考慮和分析現(xiàn)有ETC系統(tǒng)存在的問題基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)公開了一種精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)及方法，可有效解決現(xiàn)有的上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，可以全面解決因定位不準(zhǔn)和通信區(qū)域限制造成的跟車干擾、鄰道干擾、倒車和插隊(duì)問題、交易成功率不高以及通行車速過低的問題。本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，包括主控機(jī)以及與其相連的路側(cè)讀寫設(shè)備、車牌識(shí)別設(shè)備、信息顯示設(shè)備、自動(dòng)欄桿，其特征在于：還包括與主控機(jī)相連的激光掃描儀，所述激光掃描儀通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方，并使其掃描區(qū)域平面平行于車道行車方向，用于獲取實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方或者側(cè)裝在與所述安裝支架同一橫向位置的收費(fèi)島上的通信天線和天線控制器，所述天線控制器與通信天線及主控機(jī)電路相連；所述主控機(jī)用于通過結(jié)合所述實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息、通信天線對(duì)OBU的定位信息所確定的車輛OBU所在位置控制天線控制器觸發(fā)通信天線動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域，使投射到車道的通信區(qū)域的長(zhǎng)度與通信車輛的實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息相匹配，并完成車輛隊(duì)列構(gòu)建和車型識(shí)別以及有效OBU車輛的交易、無效OBU車輛和無OBU車輛的辨識(shí)。本方案中所述激光掃描儀獲取的實(shí)時(shí)車輛定位信息可作為通信天線觸發(fā)的位置信息、車牌識(shí)別設(shè)備觸發(fā)和抓拍的位置信息以及車輛離開自動(dòng)欄桿的位置信息。所述激光掃描儀的掃描區(qū)域覆蓋ETC車道的整個(gè)可通信區(qū)域，當(dāng)車輛進(jìn)入ETC車道時(shí)先進(jìn)入所述掃描區(qū)域，觸發(fā)通信天線啟動(dòng)；當(dāng)激光掃描儀檢測(cè)到車輛前進(jìn)到所述車牌識(shí)別設(shè)備動(dòng)作位置，觸發(fā)攝像機(jī)迅速抓拍圖像；當(dāng)激光掃描儀檢測(cè)到車輛駛離自動(dòng)欄桿降桿動(dòng)作位置，觸發(fā)自動(dòng)欄桿及時(shí)降桿。本方案的所述激光掃描儀獲取的車輛定位信息的精度在0.1m以內(nèi)，相比傳統(tǒng)的環(huán)形線圈檢測(cè)器大大提高，且更加穩(wěn)定可靠，使得觸發(fā)或抓拍動(dòng)作更加精準(zhǔn)及時(shí)。這樣兼顧ETC車輛和非ETC車輛的識(shí)別與處理，可以對(duì)所有可通信區(qū)域的多個(gè)車輛按照順序交易，很好的解決異常插隊(duì)、跟車干擾等問題，且大大增加通車速度。本方案可適用于多種不同的通信天線模式本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，包括主控機(jī)以及與其相連的路側(cè)讀寫設(shè)備、車牌識(shí)別設(shè)備、信息顯示設(shè)備、自動(dòng)欄桿，其特征在于：還包括與主控機(jī)相連的激光掃描儀，所述激光掃描儀通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方，并使其掃描區(qū)域平面平行于車道行車方向，用于獲取實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方或者側(cè)裝在與所述安裝支架同一橫向位置的收費(fèi)島上的通信天線和天線控制器，所述天線控制器與通信天線及主控機(jī)電路相連；所述主控機(jī)用于通過結(jié)合所述實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息、通信天線對(duì)OBU的定位信息所確定的車輛OBU所在位置控制天線控制器觸發(fā)通信天線動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域，使投射到車道的通信區(qū)域的長(zhǎng)度與實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息相匹配，并完成車輛隊(duì)列構(gòu)建和車型識(shí)別以及有效OBU車輛的交易、無效OBU車輛和無OBU車輛的辨識(shí)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，包括主控機(jī)以及與其相連的路側(cè)讀寫設(shè)備、車牌識(shí)別設(shè)備、信息顯示設(shè)備、自動(dòng)欄桿，其特征在于：還包括與主控機(jī)相連的激光掃描儀，所述激光掃描儀通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方，并使其掃描區(qū)域平面平行于車道行車方向，用于獲取實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括通過安裝支架布設(shè)在ETC車道上方或者側(cè)裝在與所述安裝支架同一橫向位置的收費(fèi)島上的通信天線和天線控制器，所述天線控制器與通信天線及主控機(jī)電路相連；所述主控機(jī)用于通過結(jié)合所述實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息、通信天線對(duì)OBU的定位信息所確定的車輛OBU所在位置控制天線控制器觸發(fā)通信天線動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域，使投射到車道的通信區(qū)域的長(zhǎng)度與實(shí)時(shí)車輛定位信息、車輛縱向輪廓信息相匹配，并完成車輛隊(duì)列構(gòu)建和車型識(shí)別以及有效OBU車輛的交易、無效OBU車輛和無OBU車輛的辨識(shí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，其特征在于：所述車輛縱向輪廓信息包括車輛長(zhǎng)度、高度以及車體輪廓形狀、車輛頂篷與前擋風(fēng)玻璃位置信息；所述實(shí)時(shí)車輛定位信息包括通過從車輛進(jìn)入激光掃描儀掃描區(qū)域到離開自動(dòng)欄桿期間車輛與激光掃描儀的實(shí)時(shí)距離測(cè)算所得的車輛當(dāng)前位置信息、車輛速度信息及預(yù)測(cè)的車輛某一時(shí)刻的到達(dá)位置信息，所述實(shí)時(shí)車輛定位信息和車輛縱向輪廓信息可作為微波天線觸發(fā)的位置信息、車牌識(shí)別設(shè)備觸發(fā)和抓拍的位置信息以及車輛離開自動(dòng)欄桿的位置信息。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，其特征在于，所述通信天線為單個(gè)的微波天線，安裝于所述安裝支架上或者側(cè)裝在與安裝支架同一橫向位置的收費(fèi)島上，由所述激光掃描儀獲取的實(shí)時(shí)定位信息及時(shí)觸發(fā)，所述主控機(jī)根據(jù)所述激光掃描儀獲取的車輛縱向輪廓信息和車輛速度信息控制天線控制器調(diào)節(jié)所述微波天線的功率大小，使其投射到車道的通信區(qū)域長(zhǎng)度與通信車輛長(zhǎng)度和速度正相關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能精確定位車輛和動(dòng)態(tài)設(shè)置通信區(qū)域的ETC系統(tǒng)，其特征在于，所述通信天線為相控陣天線，安裝于所述安裝支架上或者側(cè)裝在與安裝支架同一橫向位置的收費(fèi)島上，并根據(jù)所述激光掃描儀獲取的實(shí)時(shí)定位信息調(diào)節(jié)所述相控陣天線的方向，使其投射到車道的靜態(tài)通信區(qū)域跟隨通信車輛的實(shí)時(shí)位置同步改變，同時(shí)根據(jù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉偉銘，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44