[發(fā)明專利]基于UWB的車載ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)及收費(fèi)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011625295.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112669476A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武建平;王會(huì)利;周曉燕;蔡志匡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇云巔電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G07B15/06
• 分類號(hào): G07B15/06
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于UWB技術(shù)的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，包括ETC終端、UWB基站、道閘管理收費(fèi)模塊、采集模塊和客戶端；ETC終端安裝于車載端，其包括無(wú)線藍(lán)牙單元、UWB射頻無(wú)線單元、MCU主控單元、串行通訊單元、ETC讀卡單元和電池供電管理單元；UWB基站部署在ETC收費(fèi)道口，并與ETC收費(fèi)道口的道閘管理收費(fèi)模塊進(jìn)行通信；道閘管理收費(fèi)模塊包括道口控制單元和收費(fèi)單元；采集模塊安裝于ETC收費(fèi)道口，用于采集車輛信息，并將采集的車輛信息發(fā)送至收費(fèi)單元；客戶端用于注冊(cè)客戶信息；其中：

無(wú)線藍(lán)牙單元用于將客戶端和ETC終端連接，將客戶信息和ETC終端綁定；

UWB射頻無(wú)線單元用來(lái)與UWB基站進(jìn)行測(cè)距和通訊，同時(shí)接收MCU主控單元發(fā)送的信息；

ETC讀卡單元用于讀取支付卡的卡號(hào)信息；

串行通訊單元用來(lái)接收ETC讀卡單元的卡號(hào)信息，并通過(guò)MCU主控單元傳輸給UWB射頻無(wú)線單元；

MCU主控單元用來(lái)控制ETC終端各單元按照設(shè)定的業(yè)務(wù)邏輯運(yùn)行，與道口控制單元通信并設(shè)定收費(fèi)距離閾值；

電池供電管理單元用來(lái)為ETC終端提供電源并進(jìn)行電量監(jiān)測(cè)和充電管理；

收費(fèi)單元根據(jù)UWB基站發(fā)送來(lái)的測(cè)距信息和卡號(hào)信息進(jìn)行扣款，并將扣款結(jié)果發(fā)送至道口控制單元和客戶端；

道口控制單元用于控制是否打開道閘放行車輛以及放行時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊為高清攝像頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶端為安裝有app并支持藍(lán)牙的智能終端，所述app實(shí)現(xiàn)客戶信息注冊(cè)，并將客戶信息通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送至ETC終端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶信息包括客戶手機(jī)號(hào)、客戶姓名、客戶車牌號(hào)和付款卡號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述收費(fèi)距離閾值的范圍為3-5m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)，其特征在于，所述ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)采用非工頻3-7GHz的通訊頻率。

7.一種基于權(quán)利要求1～7任一所述ETC終端收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，打開ETC終端，若是初次使用，將銀行卡放置于ETC終端的ETC讀卡單元，ETC讀卡單元獲取銀行卡信息，并將讀卡信息發(fā)送至串行通訊單元，打開客戶端app和藍(lán)牙，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙連接ETC終端，注冊(cè)客戶信息，判斷客戶信息和銀行卡信息是否一致，如果一致將客戶信息和ETC終端綁定；如果不是初次使用直接執(zhí)行步驟2；

步驟2，MCU主控單元調(diào)用UWB射頻無(wú)線單元與UWB基站實(shí)時(shí)測(cè)距，如果最遠(yuǎn)車輛的實(shí)測(cè)距離大于國(guó)家高速公路規(guī)定的道口擁堵免費(fèi)放行距離，執(zhí)行步驟4；否則判斷最近車輛的實(shí)測(cè)距離是否小于設(shè)定的收費(fèi)距離閾值，如果小于設(shè)定的收費(fèi)距離閾值執(zhí)行步驟3；否則執(zhí)行步驟2；

步驟3，MCU主控單元調(diào)用串行通訊單元獲取ETC讀卡單元的銀行卡信息，MCU主控單元調(diào)用UWB射頻無(wú)線單元，隨機(jī)選擇UWB通信信道，銀行卡信息加密后傳輸給收費(fèi)道口UWB基站，UWB基站傳輸加密的銀行卡信息至道閘管理收費(fèi)模塊的收費(fèi)單元，收費(fèi)單元將采集模塊采集的車牌號(hào)與綁定的客戶車牌號(hào)，交叉驗(yàn)證無(wú)誤后根據(jù)獲取的銀行卡信息進(jìn)行扣費(fèi)，扣費(fèi)成功后將扣款信息發(fā)送至道口控制單元和客戶端app，執(zhí)行步驟5；

步驟4，MCU主控單元傳輸ETC道口最遠(yuǎn)車輛的實(shí)測(cè)距離給道口控制單元，道口控制單元按照實(shí)測(cè)距離計(jì)算并設(shè)定免費(fèi)放行時(shí)間；

步驟5，道口控制單元打開道閘放行車輛，如果是收費(fèi)放行車輛，放行車輛后關(guān)閉道閘，如果是免費(fèi)放行車輛，免費(fèi)放行時(shí)間到則關(guān)閉道閘，恢復(fù)收費(fèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的收費(fèi)方法，其特征在于，所述步驟4中免費(fèi)放行時(shí)間的計(jì)算公式為：

T_free＝(D_max-D_stad)/V_avg

其中：T_free為免費(fèi)放行時(shí)間，D_max為ETC道口最遠(yuǎn)車輛的實(shí)測(cè)距離，D_stad為國(guó)家高速公路規(guī)定的道口擁堵免費(fèi)放行距離，V_avg指車輛通行平均速度。