电子不停车收费系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高速公路收费技术领域，尤其涉及电子不停车收费系统及方法。
【背景技术】
[0002] 高速公路电子不停车收费（ElectronicTollCollection，简称ETC)系统是随着 我国高速公路的建设完善和车辆通行量的提高而出现的一种先进的无现金自动收费技术， 可提高高速公路的通行能力，并具有显著的节能减排效果。
[0003] 在ETC系统中，车载电子标签（OnBoardUnit，简称0BU)安装于车辆前玻璃内侧， 收费站的路侧单元（RoadsideUnit，简称RSU)架设在ETC车道上方的门架上，收费站的 收费亭中安装有车道控制计算机和相关控制设备。车辆通过ETC收费车道时，0BU收到RSU 下发的专用短程通信(^DedicatedShortRangeCommunication，简称DSRC)信号，被唤醒并 与RSU通信并自动完成电子收费交易，车辆无须停车即可通过。
[0004] ETC系统收费站的车辆通行速度较快，对收费交易时的一次通过率和交易成功率 有严格的要求。现有的收费岛安装的自动拍照和稽查设备的抓拍可靠性和取证效果还不能 做到无人值守的程度，对于交易争议的取证、逃费车辆的追缴等都缺乏自动识别和取证能 力，给运营方造成损失和不便。
[0005] 同时，现有系统的车道栏杆起降在车辆压过路面下方的地感线圈时，线圈的电路 给车道控制计算机提供触发信号，车道控制计算机控制车道栏杆。地感线圈的不足是布设 和维护较为不便，另外其检测可靠性随着使用时间的增加而降低。
[0006] 中国专利公布号CN103268640A的发明专利，发明名称为："基于多波束天线的多 车道自由流电子收费系统及方法"，通过对收费门架上安装的摄像头抓拍结果和DSRC交易 结果进行匹配的方法实现自动稽查功能，且支持车辆以任意方式过收费路面。在该发明中， 路侧单元RSU和摄像头是分离的两个设备，车道控制单元对这两个设备的信息匹配是在交 易完成后进行的，如果电子标签安装不正确的或者视频抓拍的结果不可靠，事后取证的可 靠性和准确性无法满足车道稽查的要求。单车道ETC系统相对于多车道自由流收费系统的 车速较低，可以通过对ETC交易和图像抓拍进行实时检测验证的方法，提高其稽查取证的 可靠性。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种单车道应用的电子不停车收费系统，用以有效地提高收费交易的 成功率，降低逃费几率，该系统包括路侧单元和车道控制计算机；
[0008] 所述路侧单元包括：
[0009] 无线定位模块，用于定位车载电子标签；
[0010] 收费交易模块，用于与车载电子标签通信，获取车载电子标签的计费和车辆信息 并完成收费交易；
[0011] 视频检测模块，用于检测车辆位置，抓拍车辆图像，识别车辆号牌；
[0012] 控制模块，用于将无线定位模块获取的车载电子标签位置信息与视频检测模块检 测到的车辆位置信息进行匹配，同时进行相应的流程控制；
[0013] 所述车道控制计算机，用于控制车道栏杆动作，收集收费交易信息和视频抓拍识 别信息，并进行信息比对和验证处理。
[0014] -个实施例中，视频检测模块进一步采用双目摄像机抓拍车辆图像；
[0015] 收费交易模块进一步用于获取车载电子标签提供的车型；
[0016] 控制模块进一步用于将车载电子标签提供的车型与根据双目摄像机抓拍的车辆 图像确定车型进行比对，根据比对结果进行车辆稽查。
[0017] -个实施例中，视频检测模块进一步用于采用高速高清摄影像机抓拍车辆进出车 道的情况，实时识别车辆位置，提供给车道控制计算机以使车道控制计算机控制车道栏杆 的起落。
[0018] -个实施例中，视频检测模块进一步用于采用同一套高速高清摄影像机检测车辆 位置信息，抓拍车辆图像和视频检测车辆号牌。
[0019] 一个实施例中，控制模块进一步将无线定位模块提供的车载电子标签位置信息与 视频检测模块检测的车辆位置信息进行实时匹配判断，
[0020] 在所匹配的时间点上，无线定位模块提供的车载电子标签位置信息与视频检测模 块检测的车辆位置信息，由控制模块进行匹配判断：
[0021] 如果无线定位模块提供的车载电子标签位置位于视频检测模块检测出的车辆轮 廓内，且车载电子标签为交易正常的车载电子标签，则确认车辆正确安装电子标签；
[0022] 如果无线定位模块提供的车载电子标签位置位于视频检测模块检测出的车辆轮 廓内，但车载电子标签为交易异常车载电子标签，则确认车辆未能正确安装电子标签，或者 交易出现故障；
[0023] 如果视频检测模块检测到有车辆进入收费站通信区域，但无线定位模块未检测到 车载电子标签，则确认车辆未安装车载电子标签，或者该车辆安装的电子标签通信故障。
[0024] 一个实施例中，所述车道控制计算机进一步用于在进行信息比对和验证处理时， 对路侧单元提供的车辆交易和与之相匹配的视频检测信息进行比对，对交易信息中的车牌 号码信息与视频检测模块识别的车辆号牌进行验证，若交易信息中的车牌号码信息与视频 识别的车辆号牌一致，则确认车辆正确安装电子标签；否则，若交易信息中的车牌号码信息 与识别的车辆号牌不一致，则判断车辆未能正确安装电子标签，或者车牌识别出错。该功能 主要用于事后督查。
[0025] 本发明实施例还提供一种上述电子不停车收费系统的电子不停车收费方法，用以 有效地提高收费交易的成功率，降低逃费几率，该方法应用于单车道模式的路侧单元和车 道控制计算机，该方法包括：
[0026] 路侧单元的无线定位模块根据车载电子标签的返回信号对车载电子标签定位，检 测车载电子标签位置信息；
[0027] 根据车载电子标签位置信息，路侧单元的收费交易模块定向发射下行无线信号与 目标车载电子标签通信，进行收费交易，并提取交易信息中的车载电子标签所安装的车辆 车牌号码彳目息；
[0028] 路侧单元的视频检测模块检测车辆位置信息，抓拍车辆图像和视频检测车辆号 牌；
[0029] 路侧单元的控制模块将无线定位模块提供的车载电子标签位置信息与视频检测 模块检测的车辆位置信息进行实时匹配，判断车载电子标签是否正常安装；
[0030] 车道控制计算机对交易信息中的车牌号码信息与视频检测模块识别的车辆号牌 进行验证。
[0031] -个实施例中，所述路侧单元的视频检测模块采用双目摄像机，通过三维计算获 知车辆轮廓信息，提供车型判断结果；路侧单元的控制模块将车载电子标签提供的车型与 双目摄像机抓拍识别的车型信息进行比对，判断车型信息是否正确。
[0032] 一个实施例中，所述路侧单元的收费交易模块定向发射下行无线信号与目标车载 电子标签通信，所述下行无线信号根据车载电子标签的位置变化，调整发射方向和区域，发 射方向根据无线定位模块提供的车载电子标签位置信息并参考频检测模块提供的车辆位 置信息后确定，具体步骤为：
[0033] 如果无线定位模块提供的车载电子标签位置在本车道的通信区域内，且位于视频 检测模块检测出的车辆轮廓内，则路侧单元的下行无线信号发射方向为车载电子标签的位 置；这种场景对应正常交易和视频轨迹检测的车辆；
[0034] 如果无线定位模块提供的车载电子标签位置在本车道的通信区域内，但不在视频 检测模块检测出的车辆轮廓内或者没有视频检测结果，则路侧单元的下行无线信号发射方 向为车载电子标签的位置；这种场景对应正常交易但视频输出丢失或者异常的情形，例如 雾霾天或者雨雪天；
[0035] 如果无线定位模块提供的车载电子标签位置不在本车道的通信区域内，则路侧单 元不发射下行无线信号给该电子标签。这种场景对应邻道干扰信号，此时视频检测结果对 下行无线信号无影响。
[0036] 调整下行信号的发射方向可以更精准的识别车辆位置，处理多车跟车的情形，提 尚交易的可靠性。
[0037] 本发明实施例的电子不停车收费系统及方法，通过视频识别结果和DSRC交易实 时匹配的方式，可以实现4种功能：
[0038] 1、视频检测模块识别车辆实时位置并与无线定位模块的检测结果进行比较，以准 确判断车辆位置，为DSRC交易模块定向发射下行交易信号提供位置信息，增强交易的可靠 性，避免跟车干扰和邻道干扰问题；
[0039] 2、视频检测模块与无线定位模块进行位置匹配，提高车牌识别的可靠性，为稽查 取证提供可行证据；
[0040] 3、视频检测模块和无线定位模块对车辆进入、退出ETC车道进行自动检测和判 断，为车道计算机控制车道栏杆起降提供触发信号，实现全自动无人值守的收费系统；
[0041] 4、通过双目摄像机分别同时检测不同的车辆，自动车型识别，实现车型和交易金 额的自动匹配，避免错漏收费。
【附图说明】
[0042] 为了更清楚地说明本发明实施