一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于光通信技術(shù)的路段收費(fèi)系統(tǒng)，包括行駛車輛、交通監(jiān)控設(shè)備和高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述行駛車輛上安裝有車載單元OBU；所述交通監(jiān)控設(shè)備上安裝有路側(cè)單元RSU；其中，所述車載單元OBU與所述路側(cè)單元RSU之間通過可見光進(jìn)行無線通信；所述路側(cè)單元RSU將車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心將計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)返回給所述路側(cè)單元RSU。該路段收費(fèi)系統(tǒng)利用可見光通信具有的種種優(yōu)點(diǎn)，解決了目前智能交通系統(tǒng)ITS中最為頭痛的車輛信息采集問題，可實(shí)現(xiàn)高速公路路段自動(dòng)收費(fèi)。
【專利說明】一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于光通信及智能交通的交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，其涉及一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
ETC (Electronic Toll Collection,不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng))是在高速公路收費(fèi)路段上，收費(fèi)站通過路側(cè)單元(Road-Side Unit, RSU)與車載單元(On-Board Unit, 0BU)之間的專用短程通訊，在無需車輛停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下，完成收費(fèi)處理過程的一種全自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。這可有效避免常規(guī)停車收費(fèi)所產(chǎn)生的交通阻塞、資源浪費(fèi)、空氣污染以及資金失控等問題。ETC系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是近年來國內(nèi)外高速公路收費(fèi)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用中逐漸成熟的技術(shù)。
[0003]目前國際上普遍采用的ETC系統(tǒng)是基于微波通信技術(shù)，在車輛與路側(cè)通信技術(shù)中使用無線電射頻。眾所周知，無線電頻帶資源十分緊張，成本較高，抗干擾性差，且對身體可能有潛在的危害性，也容易對系統(tǒng)造成十?dāng)_。因此其應(yīng)用受到很大限制。
[0004]與微波通信技術(shù)相比，可見光尤其是LED可見光通信具有以下突出優(yōu)點(diǎn):
(I)可見光通信技術(shù)屬于綠色通信。其信號(hào)光源的輻射光譜位于對人眼無害的可見光波段(380-780nm)，不存在電磁輻射，對人身非常安全。
[0005](2)可見光通信無處不在、方便快捷。用于通信的LED光源可以安裝在任何需要的地方，可以很方便地實(shí)現(xiàn)高速無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0006](3)信號(hào)光源發(fā)射功率高。在可見光LED通信系統(tǒng)中，由于通信光源是與自然光完全一樣的非相干可見光，因此一般情況下無需限制發(fā)射功率。
[0007](4)無需無線電頻譜證。由于受無線電頻譜管制，可用的無線電頻率已經(jīng)非常有限，而基于LED的可見光通信不存在其它無線通信中的頻率分配問題。
[0008](5)無電磁干擾。可應(yīng)用于各種對電磁干擾嚴(yán)格限制的場合。
[0009]室外LED可見光通信技術(shù)應(yīng)用在智能交通系統(tǒng)(ITS =IntelligentTransportation Systems)中的技術(shù)發(fā)展路線大致如下。香港大學(xué)G.Pang等人在1998年提出了利用LED交通指示燈為車輛傳輸語音廣播信號(hào)，將語音信號(hào)通過00K調(diào)制加至LED光源，實(shí)現(xiàn)了低速的無線LED可見光傳輸。中川研究室的科研人員在2003年提出了 LED公路照明通信系統(tǒng)。G.Pang等人只對利用LED交通燈進(jìn)行語音傳輸展開研究，中川研究室的科研人員則在LED公路照明通信系統(tǒng)中分析了在不同的接收方向角和視場角下信噪比的好壞，以及在一定誤碼率下信噪比和接收數(shù)據(jù)率的關(guān)系，認(rèn)為LED可見光公路照明通信系統(tǒng)優(yōu)于紅外公路交通通信系統(tǒng)。
[0010]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，具體的技術(shù)方案如下:
一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，包括車載單元、路側(cè)單元和高速公路收費(fèi)結(jié)算中心；所述車載單元安裝在行駛車輛上，所述路側(cè)單元安裝在交通監(jiān)控設(shè)備上；其中，所述車載單元與所述路側(cè)單元之間通過可見光進(jìn)行無線通信；所述路側(cè)單元將車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心將計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)返回給所述路側(cè)單元。
[0012]優(yōu)選地，所述車載單元包括可見光發(fā)射單元；所述路側(cè)單元包括可見光接收單元和圖像監(jiān)控設(shè)備；所述可見光發(fā)射單元包括單片機(jī)、與所述單片機(jī)連接的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路、與所述發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路連接的發(fā)光二極管及電源模塊；所述可見光接收單元包括光電接收端、與所述光電接收端連接的信號(hào)放大電路及與所述信號(hào)放大電路連接的信號(hào)解調(diào)電路；當(dāng)所述路側(cè)單元檢測到所述行駛車輛通過高速公路收費(fèi)站時(shí)，所述路側(cè)單元的可見光接收單元接收到由所述車載單元的可見光發(fā)射單元發(fā)射出的LED光信號(hào)；該LED光信號(hào)加載有該行駛車輛的實(shí)時(shí)信息；該行駛車輛的實(shí)時(shí)信息包括車牌號(hào)、行駛車速、車型、高速路收費(fèi)路段上的行駛距離；所述路側(cè)單元將包含所述行駛車輛的實(shí)時(shí)信息的車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心根據(jù)計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)，對與該行駛車輛關(guān)聯(lián)的具有金融交易功能的IC卡或賬戶進(jìn)行扣款，并將扣除本次交費(fèi)后的余款寫回所述IC卡或賬戶，迅速地完成收費(fèi)過程。
[0013]優(yōu)選地，所述交通監(jiān)控設(shè)備還進(jìn)一步地包括顯示模塊、鍵盤模塊和故障處理模塊，當(dāng)未收費(fèi)時(shí)該顯示模塊顯示當(dāng)前時(shí)間信息及實(shí)時(shí)監(jiān)控錄像，收費(fèi)完成后立即顯示收費(fèi)金額或收費(fèi)失敗提示；鍵盤可以幫助用戶調(diào)用和存儲(chǔ)收費(fèi)信息及錄像信息；當(dāng)收費(fèi)失敗時(shí)通知故障處理模塊，轉(zhuǎn)入人工處理。
[0014]優(yōu)選地，該可見光發(fā)射單元可集成在所述行駛車輛的前照燈上。
[0015]優(yōu)選地，該具有金融交易功能的IC卡可集成在所述行駛車輛的車載單元上。
[0016]優(yōu)選地，所述可見光發(fā)射單元為手機(jī)。
[0017]優(yōu)選地，所述可見光發(fā)射單元為光子客戶端。
[0018]優(yōu)選地，所述車載單元與所述路側(cè)單元之間采用主動(dòng)式半雙工通信。
[0019]優(yōu)選地，所述光電接收端為光電二極管，且利用光學(xué)聚光器或光學(xué)天線增加到達(dá)所述光電二極管表面的光強(qiáng)；所述信號(hào)放大電路采用互阻抗前置放大結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，該路段收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)一步包括管控單元，且該管控單元為擋車器。
[0021]本發(fā)明提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的有益效果在于:利用可見光通信具有的穩(wěn)定度好、成本低、保密性好、傷害性小、光波頻率高、頻帶寬、頻率資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，解決了目前智能交通系統(tǒng)ITS中最為頭痛的車輛信息采集問題，可實(shí)現(xiàn)高速公路路段自動(dòng)收費(fèi)。該系統(tǒng)也可用在自動(dòng)車庫門、私家停車場等處，實(shí)現(xiàn)無人化管理。
[0022]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明所提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的組成單元的功能框圖。
[0024]其中附圖標(biāo)記10—行駛車輛；101—車載單兀OBU ;102—可見光發(fā)射單兀；103 —金融IC卡；20 —交通監(jiān)控設(shè)備；201 —路側(cè)單元RSU ；202 一可見光接收單元；203 —圖像監(jiān)控設(shè)備；30 —高速公路收費(fèi)結(jié)算中心。
[0025]【具體實(shí)施方式】:
現(xiàn)結(jié)合附圖將本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。[0026]如圖1示出了本發(fā)明所提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)。圖2示出了本發(fā)明所提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的組成單元的功能框圖。
[0027]—種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，包括行駛車輛10、交通監(jiān)控設(shè)備20和高速公路收費(fèi)結(jié)算中心30，所述行駛車輛10上安裝有車載單元0BU101 ;所述交通監(jiān)控設(shè)備20上安裝有路側(cè)單元RSU201 ;其中，所述車載單元0BU101與所述路側(cè)單元RSU201之間通過可見光進(jìn)行無線通信；所述路側(cè)單元RSU201將車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心30，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心30將計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)返回給所述路側(cè)單元RSU201。
[0028]優(yōu)選地，所述車載單元0BU101包括可見光發(fā)射單元102 ;所述路側(cè)單元RSU201包括可見光接收單元202和圖像監(jiān)控設(shè)備203 ;所述可見光發(fā)射單元102包括單片機(jī)、與所述單片機(jī)連接的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路、與所述發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路連接的發(fā)光二極管及電源模塊；所述可見光接收單元202包括光電接收端、與所述光電接收端連接的信號(hào)放大電路及與所述信號(hào)放大電路連接的信號(hào)解調(diào)電路；當(dāng)所述路側(cè)單元RSU201檢測到所述行駛車輛10通過高速公路收費(fèi)站時(shí)，所述路側(cè)單元RSU201的可見光接收單元202接收到由所述車載單元0BU101的可見光發(fā)射單元102發(fā)射出的LED光信號(hào)；該LED光信號(hào)加載有該行駛車輛10的實(shí)時(shí)信息；該行駛車輛10的實(shí)時(shí)信息包括車牌號(hào)、行駛車速、車型、高速路收費(fèi)路段上的行駛距離；所述路側(cè)單元RSU201將包含所述行駛車輛10的實(shí)時(shí)信息的車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心30，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心30根據(jù)計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)，對與該行駛車輛10關(guān)聯(lián)的具有金融交易功能的IC卡103進(jìn)行扣款，并將扣除本次交費(fèi)后的余款寫回所述IC卡103，迅速地完成收費(fèi)過程。
[0029]優(yōu)選地，所述交通監(jiān)控設(shè)備20還進(jìn)一步地包括顯示模塊、鍵盤模塊和故障處理模塊，當(dāng)未收費(fèi)時(shí)該顯 示模塊顯示當(dāng)前時(shí)間信息及實(shí)時(shí)監(jiān)控錄像，收費(fèi)完成后立即顯示收費(fèi)金額或收費(fèi)失敗提示；鍵盤可以幫助用戶調(diào)用和存儲(chǔ)收費(fèi)信息及錄像信息；當(dāng)收費(fèi)失敗時(shí)通知故障處理模塊，轉(zhuǎn)入人工處理。
[0030]優(yōu)選地，該可見光發(fā)射單元102可集成在所述行駛車輛10的前照燈上。
[0031]優(yōu)選地，該具有金融交易功能的IC卡103可集成在所述行駛車輛的車載單元OBU上 101。
[0032]優(yōu)選地，所述可見光發(fā)射單元102為手機(jī)。
[0033]優(yōu)選地，所述可見光發(fā)射單元102為光子客戶端。
[0034]優(yōu)選地，所述車載單元0BU101與所述路側(cè)單元RSU201之間采用主動(dòng)式半雙工通?目。
[0035]優(yōu)選地，所述光電接收端為光電二極管，且利用光學(xué)聚光器或光學(xué)天線增加到達(dá)所述光電二極管表面的光強(qiáng)；所述信號(hào)放大電路采用互阻抗前置放大結(jié)構(gòu)。
[0036]優(yōu)選地，該路段收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)一步包括管控單元，且該管控單元為擋車器。
[0037]本發(fā)明提供的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)的有益效果在于:利用可見光通信具有的穩(wěn)定度好、成本低、保密性好、傷害性小、光波頻率高、頻帶寬、頻率資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，解決了目前智能交通系統(tǒng)ITS中最為頭痛的車輛信息采集問題，可實(shí)現(xiàn)高速公路路段自動(dòng)收費(fèi)。該系統(tǒng)也可用在自動(dòng)車庫門、私家停車場等處，實(shí)現(xiàn)無人化管理。
[0038]當(dāng)然，以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并非局限于上述實(shí)施例和實(shí)施方法。相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的從業(yè)者可在本發(fā)明的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的變化及實(shí)施，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，包括車載單元、路側(cè)單元和高速公路收費(fèi)結(jié)算中心；所述車載單元安裝在行駛車輛上，所述路側(cè)單元安裝在交通監(jiān)控設(shè)備上；其特征在于，所述車載單元與所述路側(cè)單元之間通過可見光進(jìn)行無線通信；所述路側(cè)單元將車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心將計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)返回給所述路側(cè)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述車載單元包括可見光發(fā)射單元；所述路側(cè)單元包括可見光接收單元和圖像監(jiān)控設(shè)備；所述可見光發(fā)射單元包括單片機(jī)、與所述單片機(jī)連接的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路、與所述發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路連接的發(fā)光二極管及電源模塊；所述可見光接收單元包括光電接收端、與所述光電接收端連接的信號(hào)放大電路及與所述信號(hào)放大電路連接的信號(hào)解調(diào)電路；當(dāng)所述路側(cè)單元檢測到所述行駛車輛通過高速公路收費(fèi)站時(shí)，所述路側(cè)單元的可見光接收單元接收到由所述車載單元的可見光發(fā)射單元發(fā)射出的LED光信號(hào)；該LED光信號(hào)加載有該行駛車輛的實(shí)時(shí)信息；該行駛車輛的實(shí)時(shí)信息包括車牌號(hào)、行駛車速、車型和高速路收費(fèi)路段上的行駛距離；所述路側(cè)單元將包含所述行駛車輛的實(shí)時(shí)信息的車輛數(shù)據(jù)傳輸給所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心，所述高速公路收費(fèi)結(jié)算中心根據(jù)計(jì)算得出的收費(fèi)數(shù)據(jù)，對與該行駛車輛關(guān)聯(lián)的具有金融交易功能的IC卡或賬戶進(jìn)行扣款，并將扣除本次交費(fèi)后的余款寫回所述IC卡或賬戶，迅速地完成收費(fèi)過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述交通監(jiān)控設(shè)備還進(jìn)一步地包括顯示模塊、鍵盤模塊和故障處理模塊，當(dāng)未收費(fèi)時(shí)該顯示模塊顯示當(dāng)前時(shí)間信息及實(shí)時(shí)監(jiān)控錄像，收費(fèi)完成后立即顯示收費(fèi)金額或收費(fèi)失敗提示；鍵盤可以幫助用戶調(diào)用和存儲(chǔ)收費(fèi)信息及錄像信息；當(dāng)收費(fèi)失敗時(shí)通知故障處理模塊，轉(zhuǎn)入人工處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，該可見光發(fā)射單元可集成在所述行駛車輛的前照燈上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，具有金融交易功能的IC卡可集成在所述行駛車輛的車載單元上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述可見光發(fā)射單元為手機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述可見光發(fā)射單元為光子客戶端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述車載單元與所述路側(cè)單元之間采用主動(dòng)式半雙工通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述光電接收端為光電二極管，且利用光學(xué)聚光器或光學(xué)天線增加到達(dá)所述光電二極管表面的光強(qiáng)；所述信號(hào)放大電路采用互阻抗前置放大結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于可見光通信的路段收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，該路段收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)一步包括管控單元，且該管控單元為擋車器。
【文檔編號(hào)】G07B15/06GK104008577SQ201410249141
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】耿云花 申請人:滁州惠智科技服務(wù)有限公司