[發明專利]基于UWB的車載ETC終端收費系統及收費方法

在審

• 申請號: 202011625295.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112669476A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 武建平;王會利;周曉燕;蔡志匡
• 申請（專利權）人: 江蘇云巔電子科技有限公司
• 主分類號: G07B15/06
• 分類號: G07B15/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于UWB技術的ETC終端收費系統，其特征在于，包括ETC終端、UWB基站、道閘管理收費模塊、采集模塊和客戶端；ETC終端安裝于車載端，其包括無線藍牙單元、UWB射頻無線單元、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收費道口，并與ETC收費道口的道閘管理收費模塊進行通信；道閘管理收費模塊包括道口控制單元和收費單元；采集模塊安裝于ETC收費道口，用于采集車輛信息，并將采集的車輛信息發送至收費單元；客戶端用于注冊客戶信息；其中：

無線藍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射頻無線單元用來與UWB基站進行測距和通訊，同時接收MCU主控單元發送的信息；

ETC讀卡單元用于讀取支付卡的卡號信息；

串行通訊單元用來接收ETC讀卡單元的卡號信息，并通過MCU主控單元傳輸給UWB射頻無線單元；

MCU主控單元用來控制ETC終端各單元按照設定的業務邏輯運行，與道口控制單元通信并設定收費距離閾值；

電池供電管理單元用來為ETC終端提供電源并進行電量監測和充電管理；

收費單元根據UWB基站發送來的測距信息和卡號信息進行扣款，并將扣款結果發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間。

2.根據權利要求1所述的ETC終端收費系統，其特征在于，所述采集模塊為高清攝像頭。

3.根據權利要求1所述的ETC終端收費系統，其特征在于，所述客戶端為安裝有app并支持藍牙的智能終端，所述app實現客戶信息注冊，并將客戶信息通過藍牙發送至ETC終端。

4.根據權利要求1所述的ETC終端收費系統，其特征在于，所述客戶信息包括客戶手機號、客戶姓名、客戶車牌號和付款卡號。

5.根據權利要求1所述的ETC終端收費系統，其特征在于，所述收費距離閾值的范圍為3-5m。

6.根據權利要求1所述的ETC終端收費系統，其特征在于，所述ETC終端收費系統采用非工頻3-7GHz的通訊頻率。

7.一種基于權利要求1～7任一所述ETC終端收費系統的收費方法，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，并將讀卡信息發送至串行通訊單元，打開客戶端app和藍牙，通過無線藍牙連接ETC終端，注冊客戶信息，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行步驟2；

步驟2，MCU主控單元調用UWB射頻無線單元與UWB基站實時測距，如果最遠車輛的實測距離大于國家高速公路規定的道口擁堵免費放行距離，執行步驟4；否則判斷最近車輛的實測距離是否小于設定的收費距離閾值，如果小于設定的收費距離閾值執行步驟3；否則執行步驟2；

步驟3，MCU主控單元調用串行通訊單元獲取ETC讀卡單元的銀行卡信息，MCU主控單元調用UWB射頻無線單元，隨機選擇UWB通信信道，銀行卡信息加密后傳輸給收費道口UWB基站，UWB基站傳輸加密的銀行卡信息至道閘管理收費模塊的收費單元，收費單元將采集模塊采集的車牌號與綁定的客戶車牌號，交叉驗證無誤后根據獲取的銀行卡信息進行扣費，扣費成功后將扣款信息發送至道口控制單元和客戶端app，執行步驟5；

步驟4，MCU主控單元傳輸ETC道口最遠車輛的實測距離給道口控制單元，道口控制單元按照實測距離計算并設定免費放行時間；

步驟5，道口控制單元打開道閘放行車輛，如果是收費放行車輛，放行車輛后關閉道閘，如果是免費放行車輛，免費放行時間到則關閉道閘，恢復收費。

8.根據權利要求7所述的收費方法，其特征在于，所述步驟4中免費放行時間的計算公式為：

T_free＝(D_max-D_stad)/V_avg

其中：T_free為免費放行時間，D_max為ETC道口最遠車輛的實測距離，D_stad為國家高速公路規定的道口擁堵免費放行距離，V_avg指車輛通行平均速度。