[0001] 本发明属于智能交通领域， 尤其涉及一种车辆过路过桥计费方法和系统。 背景 技术

[0002] 近年来， 随着经济增长和人们生活水平的大幅提升， 我国的汽车保有量迅速增 长。 例如， 家用小汽车的增长幅度屡创新高， 而经济尤其是工业经济的增长， 带来的是货运量的激增。 除了火车和轮船之外， 货物主要靠汽车运输。 在修路 成本收回之前， 我国绝大部分公路都实行收费制度。

[0003] 在节假日或者是繁忙的高速公路， 人们看到的景象是等待过收费站的汽车排成 一条条长龙。 现有的车辆经过路桥收费站收费吋， 基本是停车刷卡收费后通过 ， 也有的是不停车， 只需要车辆降低行驶速度刷卡收费后通过。 无论是停车还 是降低行驶速度， 都降低了路桥通行效率， 容易在高峰吋间段造成堵塞， 使得 通行的成本大大增加。

[0004] 为了解决上述问题， 目前出现了基于 GPS导航技术的自动收费系统， 然而， GP s容易受到天气和障碍物的干扰， 从而可能出现扣费不成功等问题。

技术问题

[0005] 本发明的目的在于提供一种车辆过路过桥计费 方法和系统， 以全天候准确对通 过路桥收费站的车辆计费。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明第一方面提供一种车辆过路过桥计费系 统， 所述系统包括定位服务器、 贴附于车辆上的电子车牌和位于路桥收费站附 近的至少三个互联且同步的基站

[0007] 所述电子车牌， 用于向所述至少三个基站发送超宽频脉冲信号 ；

[0008] 所述基站， 用于接收所述电子车牌发送的超宽频脉冲信号 ， 并将接收所述超宽 频脉冲信号的吋刻发送至所述定位服务器； [0009] 所述定位服务器， 用于根据定位算法和所述至少三个基站各自接 收所述超宽频 脉冲信号的吋刻对贴附所述电子车牌的车辆进 行定位， 并根据定位结果和所述 路桥收费站的出入口位置对贴附所述电子车牌 的车辆通过所述路桥收费站进行 计费。

[0010] 结合第一方面， 在第一方面的第一种可能的实现方式中， 所述至少三个基站之 间采用有线网络互联或者无线网络互联， 所述有线网络包括光纤网络、 双绞线 组成的以太网和同轴电缆组成的以太网中的一 种， 所述无线网络包括 WiFi网络 、 3G网络、 4G网络和 5G网络中的一种。

[0011] 结合第一方面， 在第一方面的第二种可能的实现方式中， 所述基站与所述定位 服务器之间采用有线网络互联或者无线网络互 联， 所述有线网络包括光纤网络

、 双绞线组成的以太网和同轴电缆组成的以太网 中的一种， 所述无线网络包括 W iFi网络、 3G网络、 4G网络和 5G网络中的一种。

[0012] 结合第一方面， 在第一方面的第三种可能的实现方式中， 所述定位服务器直连 所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站 ， 或者， 所述定位服务器通过数 据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基 站或者多个基站。

[0013] 结合第一方面， 在第一方面的第四种可能的实现方式中， 所述定位算法包括达 到吋间 TOA算法和达到吋间差 TDOA算法中的一种。

[0014] 本发明第二方面提供一种车辆过路过桥计费方 法， 所述方法包括：

[0015] 电子车牌向至少三个基站发送超宽频脉冲信号 ， 所述电子车牌贴附于车辆， 所 述至少三个基站互联且同步， 所述至少三个基站位于路桥收费站附近；

[0016] 所述基站接收所述电子车牌发送的超宽频脉冲 信号， 并将接收所述超宽频脉冲 信号的吋刻发送至定位服务器；

[0017] 所述定位服务器根据定位算法和所述至少三个 基站各自接收所述超宽频脉冲信 号的吋刻对贴附所述电子车牌的车辆进行定位 ， 并根据定位结果和所述路桥收 费站的出入口位置对贴附所述电子车牌的车辆 通过所述路桥收费站进行计费。

[0018] 结合第二方面， 在第二方面的第一种可能的实现方式中， 所述定位算法包括达 到吋间 TOA算法和达到吋间差 TDOA算法中的一种。

[0019] 结合第二方面， 在第二方面的第二种可能的实现方式中， 所述根据定位结果和 所述路桥收费站的出入口位置对贴附所述电子 车牌的车辆通过所述路桥收费站 进行计费， 包括：

[0020] 比较所述定位结果中贴附所述电子车牌的车辆 的实际位置与所述路桥收费站的 出入口位置；

[0021] 若经过比较， 发现所述贴附所述电子车牌的车辆先后经过所 述路桥收费站的入 口位置和出口位置， 则幵始对贴附所述电子车牌的车辆通过所述路 桥收费站计 费。

[0022] 结合第二方面， 在第二方面的第三种可能的实现方式中， 所述至少三个基站之 间采用有线网络互联或者无线网络互联， 所述基站与所述定位服务器之间采用 有线网络互联或者无线网络互联， 所述有线网络包括光纤网络、 双绞线组成的 以太网和同轴电缆组成的以太网中的一种， 所述无线网络包括 WiFi网络、 3G网 络、 4G网络和 5G网络中的一种， 所述定位算法包括达到吋间 TOA算法和达到吋 间差 TDOA算法中的一种。

[0023] 结合第二方面， 在第二方面的第四种可能的实现方式中， 所述定位服务器直连 所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站 ， 或者， 所述定位服务器通过数 据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基 站或者多个基站。

发明的有益效果

有益效果

[0024] 从上述本发明技术方案可知， 定位服务器根据定位算法和所述至少三个基站 各 自接收所述超宽频脉冲信号的吋刻对贴附所述 电子车牌的车辆进行定位， 并根 据定位结果和所述路桥收费站的出入口位置对 贴附所述电子车牌的车辆通过所 述路桥收费站进行计费。 相对于现有的停车或减速刷卡收费系统， 本发明提供 的技术方案大大提高了车辆过路过桥的通行效 率， 为车辆用户通过路桥节约了 吋间成本， 而相对于基于 GPS导航技术的自动收费系统， 由于电子车牌发送的是 超宽频脉冲信号， 本发明提供的技术方案定位精度高， 能够准确检测车辆是否 通过收费站， 提高了计费的准确性。

对附图的简要说明

附图说明 [0025] 图 1是本发明实施例一提供的车辆过路过桥计费� �法的实现流程示意图；

[0026] 图 2是本发明实施例二提供的车辆过路过桥计费� �统的结构示意图。 本发明的

本发明的实施方式

[0027] 为了使本发明的目的、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0028] 本发明实施例提供一种车辆过路过桥计费系统 ， 所述系统包括定位服务器、 贴 附于车辆上的电子车牌和位于路桥收费站附近 的至少三个互联且同步的基站； 所述电子车牌， 用于向所述至少三个基站发送超宽频脉冲信号 ； 所述基站， 用 于接收所述电子车牌发送的超宽频脉冲信号， 并将接收所述超宽频脉冲信号的 吋刻发送至所述定位服务器； 所述定位服务器， 用于根据定位算法和所述至少 三个基站各自接收所述超宽频脉冲信号的吋刻 对贴附所述电子车牌的车辆进行 定位， 并根据定位结果和所述路桥收费站的出入口位 置对贴附所述电子车牌的 车辆通过所述路桥收费站进行计费。 本发明实施例还提供相应的车辆过路过桥 计费方法。 以下分别进行详细说明。

[0029] 请参阅附图 1， 是本发明实施例一提供的车辆过路过桥计费方 法的实现流程示 意图， 该方法主要包括以下步骤 S101至步骤 S103:

[0030] S101 , 电子车牌向至少三个基站发送超宽频脉冲信号 。

[0031] 在本发明实施例中， 电子车牌贴附在车辆的某个位置， 例如， 挡风玻璃、 侧窗 玻璃或车门等位置， 本发明对电子车牌贴附在车辆的具体位置并不 限制。 本发 明实施例的至少三个基站位于路桥收费站附近 。 所谓附近， 指的是车辆在通过 收费站吋， 基站能够收到贴附在车辆上的电子车牌发送的 超宽频脉冲信号， 并 且该超宽频脉冲信号具有足够的强度。

[0032] 需要说明的是， 电子车牌向至少三个基站发送的是超宽频脉冲 信号， 其采用纳 秒级的非正弦波窄脉冲传输数据， 具有频带宽、 多频道、 低功耗、 不易干扰、 安全系数高， 能够与现有频谱共存 （即不会干扰现有及未来的超宽频通信应用 ) 等特点， 因此既可以通过对高速移动的电子车牌进行高 精度定位， 进而对贴 附电子车牌的车辆进行高精度定位， 又可以增强定位的稳定性。

[0033] 另需说明的是， 在本发明实施例中， 至少三个基站部署在待测速路段上， 基站 之间互联且同步， 互联方法可以采用有线网络互联或者无线网络 互联， 其中， 无线网络包括 WiFi网络、 3G网络、 4G网络和 5G网络中的一种， 所述定位算法包 括到达吋间 （Time Of Arrival, TOA) 算法和达到吋间差 （Time Difference Of Arrival, TDOA) 算法中的一种。 至于基站之间的同步， 可以是至少三个基站中 的任意一个与定位服务器连接的基站向其他至 少两个基站发送同步脉冲， 从而 完成该基站与其他至少两个基站之间的同步。

[0034] S102, 基站接收电子车牌发送的超宽频脉冲信号， 并将接收超宽频脉冲信号的 吋刻发送至定位服务器。

[0035] 在本发明实施例中， 定位服务器直连至少三个基站中的一个基站或 者多个基站 ， 或者， 定位服务器通过数据交换设备连接至少三个基 站中的一个基站或者多 个基站。 定位服务器通过数据交换设备连接至少三个基 站中的一个基站或者多 个基站包括如下四种连接方式：

[0036] 方式一： 基站与基站之间采用网线连接， 一个或者多个基站通过网线连接路由 器的数据分发端口， 路由器的数据分发端口通过网线连接至定位服 务器；

[0037] 方式二： 基站与基站之间采用网线连接， 一个或者多个基站通过网线连接交换 机的数据分发端口， 交换机的数据分发端口通过网线连接至定位服 务器；

[0038] 方式三： 基站与基站之间采用光纤连接， 一个或者多个基站通过光纤连接光端 机的输入端， 光端机的输出端通过网线连接至定位服务器；

[0039] 方式四： 基站与基站之间采用光纤连接， 一个或者多个基站通过光纤连接光纤 收发器的输入端， 光纤收发器的输出端， 通过网线连接至定位服务器。

[0040] 对于定位服务器直连至少三个基站中的一个基 站或者多个基站这一情形， 基站 将接收超宽频脉冲信号的吋刻发送至定位服务 器可以是： 至少三个基站中的至 少两个基站将各自接收电子车牌所发送超宽频 脉冲信号的吋刻发送至三个基站 中的任意一个基站， 由该任意一个基站将每个基站接收超宽频脉冲 信号的吋刻 直接发送至定位服务器， 或者， 至少三个基站中的每个基站将各自接收电子车 牌所发送超宽频脉冲信号的吋刻直接发送至定 位服务器； 对于定位服务器通过 数据交换设备连接至少三个基站中的一个基站 或者多个基站这一情形， 基站将 接收超宽频脉冲信号的吋刻发送至定位服务器 可以是： 至少三个基站中的至少 两个基站将各自接收电子车牌所发送超宽频脉 冲信号的吋刻发送至三个基站中 的任意一个基站， 由该任意一个基站将每个基站接收超宽频脉冲 信号的吋刻通 过数据交换设备发送至定位服务器， 或者， 至少三个基站中的每个基站将各自 接收电子车牌所发送超宽频脉冲信号的吋刻通 过数据交换设备发送至定位服务 器。

[0041] S103 , 定位服务器根据定位算法和至少三个基站各自 接收超宽频脉冲信号的吋 刻对贴附电子车牌的车辆进行定位， 并根据定位结果和路桥收费站的出入口位 置对贴附电子车牌的车辆通过路桥收费站进行 计费。

[0042] 在本发明实施例中， 定位算法包括到 TOA算法和 TDOA算法中的一种。 作为本 发明一个实施例， 根据定位结果和路桥收费站的出入口位置对贴 附电子车牌的 车辆通过路桥收费站进行计费可以包括如下步 骤 S1031和步骤 S1032:

[0043] S1031 , 比较定位结果中贴附电子车牌的车辆的实际位 置与路桥收费站的出入 口位置。

[0044] 如前所述， 定位服务器能够根据定位算法和至少三个基站 各自接收超宽频脉冲 信号的吋刻对贴附电子车牌的车辆进行定位， 经过定位， 能够实吋确定贴附电 子车牌的车辆在通过收费站的出入口吋的实际 位置。 例如， 在 tl吋刻， 贴附电子 车牌的车辆位于 P1这一位置， 在 t2吋刻， 贴附电子车牌的车辆位于 P2这一位置。

[0045] S1032, 若经过比较， 发现贴附电子车牌的车辆先后经过路桥收费站 的入口位 置和出口位置， 则幵始对贴附电子车牌的车辆通过路桥收费站 计费。

[0046] 例如， 若在 t' l吋刻， 贴附电子车牌的车辆位于 P' l， 而 P' l这一位置也是路桥收 费站的入口位置， 在 t'2吋刻， 贴附电子车牌的车辆位于 P'2， 而 P'2这一位置也是 路桥收费站的出口位置， 则说明贴附电子车牌的车辆先后经过路桥收费 站的入 口位置和出口位置， 于是可以对贴附电子车牌的车辆通过路桥收费 站计费。

[0047] 需要说明的是， 一旦车辆贴附了电子车牌， 定位服务器就能够获得该车辆的相 关信息， 例如， 车辆型号等信息。 因此， 在贴附电子车牌的车辆先后经过路桥 收费站的入口位置和出口位置， 而幵始对该车辆通过路桥收费站计费吋， 就可 以依据其车辆型号等相关信息进行。

[0048] 从上述附图 1示例的车辆过路过桥计费方法可知， 定位服务器根据定位算法和 所述至少三个基站各自接收所述超宽频脉冲信 号的吋刻对贴附所述电子车牌的 车辆进行定位， 并根据定位结果和所述路桥收费站的出入口位 置对贴附所述电 子车牌的车辆通过所述路桥收费站进行计费。 相对于现有的停车或减速刷卡收 费系统， 本发明提供的技术方案大大提高了车辆过路过 桥的通行效率， 为车辆 用户通过路桥节约了吋间成本， 而相对于基于 GPS导航技术的自动收费系统， 由 于电子车牌发送的是超宽频脉冲信号， 本发明提供的技术方案定位精度高， 能 够准确检测车辆是否通过收费站， 提高了计费的准确性。

[0049] 请参阅附图 2， 是本发明实施例二提供的车辆过路过桥计费系 统的结构示意图 。 为了便于说明， 附图 2仅示出了与本发明实施例相关的部分。 附图 2示例的车 辆过路过桥计费系统主要包括定位服务器 201、 贴附于车辆上的电子车牌 202和 至少三个互联且同步的基站 204 (图中只示意出基站 2041至 2044四个基站） ， 其 中：

[0050] 电子车牌 202， 用于向至少三个基站 2041至 204η发送超宽频脉冲信号。

[0051] 在本发明实施例中， 电子车牌 202贴附在车辆的某个位置， 例如， 挡风玻璃、 侧窗玻璃或车门等位置， 本发明对电子车牌 202贴附在车辆的具体位置并不限制 。 基站 2041至 204η部署在路桥收费站附近。 所谓附近， 指的是贴附电子车牌 202 的车辆在通过收费站吋， 基站 2041至 204η能够收到贴附在车辆上的电子车牌 202 发送的超宽频脉冲信号， 并且该超宽频脉冲信号具有足够的强度。 。

[0052] 需要说明的是， 电子车牌 202向至少三个基站 2041至 204η发送的是超宽频脉冲 信号， 其采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据， 具有频带宽、 多频道、 低功 耗、 不易干扰、 安全系数高， 能够与现有频谱共存 （即不会干扰现有及未来的 超宽频通信应用） 等特点， 因此既可以通过对高速移动的电子车牌进行高 精度 定位， 进而对贴附电子车牌的车辆进行高精度定位， 又可以增强定位的稳定性

[0053] 另需说明的是， 在本发明实施例中， 至少三个基站 2041至 204η互联且同步， 互 联方法可以采用有线网络互联或者无线网络互 联， 其中， 无线网络包括 WiFi网 络、 3G网络、 4G网络和 5G网络中的一种， 所述定位算法包括达到吋间 T0A算法 和达到吋间差 TDOA算法中的一种。 至于基站之间的同步， 可以是至少三个基站 2041至 204η中的任意一个与定位服务器 201连接的基站向其他至少两个基站发送 同步脉冲， 从而完成该基站与其他至少两个基站之间的同 步， 例如， 附图 2中， 是与定位服务器 201连接的基站 2041向基站 2042至 2044发送同步脉冲， 从而完成 基站 2041与基站 2042至 2044之间的同步。

[0054] 基站 2041至 204η， 用于接收电子车牌 202发送的超宽频脉冲信号， 并将接收超 宽频脉冲信号的吋刻发送至定位服务器。

[0055] 在本发明实施例中， 定位服务器 201直连至少三个基站 2041至 204η中的一个基 站或者多个基站， 或者， 定位服务器 201通过数据交换设备连接至少三个基站 20 41至 204η中的一个基站或者多个基站。 定位服务器 201通过数据交换设备连接至 少三个基站 2041至 204η中的一个基站或者多个基站包括如下四种� ��接方式：

[0056] 方式一： 基站与基站之间采用网线连接， 一个或者多个基站通过网线连接路由 器的数据分发端口， 路由器的数据分发端口通过网线连接至定位服 务器；

[0057] 方式二： 基站与基站之间采用网线连接， 一个或者多个基站通过网线连接交换 机的数据分发端口， 交换机的数据分发端口通过网线连接至定位服 务器；

[0058] 方式三： 基站与基站之间采用光纤连接， 一个或者多个基站通过光纤连接光端 机的输入端， 光端机的输出端通过网线连接至定位服务器；

[0059] 方式四： 基站与基站之间采用光纤连接， 一个或者多个基站通过光纤连接光纤 收发器的输入端， 光纤收发器的输出端， 通过网线连接至定位服务器。

[0060] 对于定位服务器 201直连至少三个基站 2041至 204η中的一个基站或者多个基站 这一情形， 基站将接收超宽频脉冲信号的吋刻发送至定位 服务器 201可以是： 至 少三个基站 2041至 204η中的至少两个基站将各自接收电子车牌所� ��送超宽频脉 冲信号的吋刻发送至三个基站中的任意一个基 站， 由该任意一个基站将每个基 站接收超宽频脉冲信号的吋刻直接发送至定位 服务器， 或者， 至少三个基站 204 1至 204η中的每个基站将各自接收电子车牌所发送� ��宽频脉冲信号的吋刻直接发 送至定位服务器 201； 对于定位服务器 201通过数据交换设备连接至少三个基站 2 041至 204η中的一个基站或者多个基站这一情形， 基站将接收超宽频脉冲信号的 吋刻发送至定位服务器 201可以是： 至少三个基站 2041至 204η中的至少两个基站 将各自接收电子车牌所发送超宽频脉冲信号的 吋刻发送至三个基站中的任意一 个基站， 由该任意一个基站将每个基站接收超宽频脉冲 信号的吋刻通过数据交 换设备发送至定位服务器 201， 或者， 至少三个基站 2041至 204η中的每个基站将 各自接收电子车牌所发送超宽频脉冲信号的吋 刻通过数据交换设备发送至定位 服务器 201。

[0061] 定位服务器 201， 用于根据定位算法和至少三个基站 2041至 204η各自接收超宽 频脉冲信号的吋刻对贴附电子车牌 202的车辆进行定位， 并根据定位结果和路桥 收费站的出入口位置对贴附电子车牌 202的车辆通过路桥收费站进行计费。

[0062] 在本发明实施例中， 定位算法包括到 ΤΟΑ算法和 TDOA算法中的一种， 定位服 务器 201根据定位结果和路桥收费站的出入口位置对 贴附电子车牌 202的车辆通 过路桥收费站进行计费可以通过如下步骤 S2031和步骤 S2032实现：

[0063] S2031 , 比较定位结果中贴附电子车牌的车辆的实际位 置与路桥收费站的出入 口位置。

[0064] 如前所述， 定位服务器 201能够根据定位算法和至少三个基站 2041至 204η各自 接收超宽频脉冲信号的吋刻对贴附电子车牌 202的车辆进行定位， 经过定位， 能 够实吋确定贴附电子车牌 202的车辆在通过收费站的出入口吋的实际位置 。 例如 ， 在 tl吋刻， 贴附电子车牌 202的车辆位于 P1这一位置， 在 t2吋刻， 贴附电子车 牌 202的车辆位于 P2这一位置。

[0065] S2032, 若经过比较， 发现贴附电子车牌 202的车辆先后经过路桥收费站的入口 位置和出口位置， 则幵始对贴附电子车牌 202的车辆通过路桥收费站计费。

[0066] 例如， 若在 t' l吋刻， 贴附电子车牌 202的车辆位于 P' l， 而 P' l这一位置也是路 桥收费站的入口位置， 在 t'2吋刻， 贴附电子车牌 202的车辆位于 P'2， 而 P'2这一 位置也是路桥收费站的出口位置， 则说明贴附电子车牌 202的车辆先后经过路桥 收费站的入口位置和出口位置， 于是可以对贴附电子车牌 202的车辆通过路桥收 费站计费。

[0067] 需要说明的是， 一旦车辆贴附了电子车牌 202， 定位服务器 201就能够获得该车 辆的相关信息， 例如， 车辆型号等信息。 因此， 在贴附电子车牌 202的车辆先后 经过路桥收费站的入口位置和出口位置， 而幵始对该车辆通过路桥收费站计费 吋， 就可以依据其车辆型号等相关信息进行。

[0068] 需要说明的是， 上述装置各模块 /单元之间的信息交互、 执行过程等内容， 由 于与本发明方法实施例基于同一构思， 其带来的技术效果与本发明方法实施例 相同， 具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述， 此处不再赘述。

[0069] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各 种方法中的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件来完成， 该程序可以存储于一计算机可读存储介 质中， 存储介质可以包括： 只读存储器 （ROM, Read Only Memory) 、 随机存 取存储器 （RAM, Random Access Memory) 、 磁盘或光盘等。

[0070] 以上对本发明实施例所提供的车辆过路过桥计 费方法和系统进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施 方式进行了阐述， 以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心 思想； 同吋， 对于本领域的一般 技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处 ， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。