本发明专利技术公开了一种基于UWB的车载ETC终端收费系统及收费方法，该系统包括ETC终端、UWB基站、道闸管理收费模块、采集模块和客户端；ETC终端安装于车载端，其包括无线蓝牙单元、UWB射频无线单元、MCU主控单元、串行通讯单元、ETC读卡单元和电池供电管理单元；UWB基站部署在ETC收费道口，与ETC收费道口的道闸管理收费模块进行通信；道闸管理收费模块包括道口控制单元和收费单元；采集模块安装于ETC收费道口，用于采集车辆信息；客户端用于注册客户信息。该发明专利技术规避了现有不同地方ETC系统的兼容性问题，能够防止误扣费、漏扣费异常事件发生，提升了服务质量和通行效率。了服务质量和通行效率。了服务质量和通行效率。
【技术实现步骤摘要】
基于UWB的车载ETC终端收费系统及收费方法
[0001]本专利技术涉及ETC终端收费系统，具体涉及基于UWB的车载ETC终端收费系统及收费方法。
技术介绍
[0002]伴随着经济的飞速发展，人们出行条件不断改善，私家汽车已经成为有车一族的第二生活空间，但伴随着各种机动车，尤其是私家车的井喷式增长，其它相应的服务机构也获得了迅速发展，尤其是高速公路ETC(Electronic Toll Collection，ETC)系统已经大面积普及，为高速公路收费管理、通行效率带来了极大便利。但由于地域、系统兼容性等一系列问题存在，导致ETC系统整体运行过程中还存在不尽人意的地方，主要包含以下几个方面：
[0003](1)高速公路管理公司各自引进了互不兼容的ETC收费系统。ETC收费系统的根本优势就在于其区域内的兼容性，而我国比较普遍的现象是一路一公司的管理体制，各高速公路管理公司具有较大的独立经营权。如果用户所购买的ETC收费设备仅能在一条路上使用时，其社会效益和经济效益将会受到影响，不利于ETC系统的推广应用。
[0004](2)由于ETC收费的优势在于联网收费，目前在很多省、市缺乏统一规划，各公司自行引进实施给后续的扩展和连接带来很大障碍，在进行ETC系统的联网和扩展时，需进行大量的技术协调工作。
[0005](3)国内绝大多数ETC项目在如何提供较高的服务质量和获取较好的经济效益方面还处于探索期，大多数项目缺乏对ETC用户需求的客观分析，关于ETC的服务费定位和道路通行费的优惠措施也处于摸索之中，用户发展速度不够理想，导致ETC车道的通行量较低，通行能力强的优势没有得到体现。
[0006](4)国内目前尚无配套法规来治理逃费现象，所以即使收费车道上安装了不停车收费系统后，虽然减少了人工收费员，但却增加了监管人员，并没有实际减少路方的人工成本。
[0007](5)按照国家规定收费车辆排队超过200
‑
300米时，收费站应立刻免费为拥堵车辆放行，但实际执行过程中没法量化考核，地方政府由于利益驱使，有时拥堵几公里也不会放行，导致怨声载道，服务效率底下。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于UWB的车载ETC终端收费系统及收费方法，规避了现有不同地方ETC系统的兼容性问题，能够防止误扣、漏扣费异常事件发生，提升了服务质量和通行效率。
[0009]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0010]一种基于UWB技术的ETC终端收费系统，包括ETC终端、UWB基站、道闸管理收费模块、采集模块和客户端；ETC终端安装于车载端，其包括无线蓝牙单元、UWB射频无线单元、
MCU主控单元、串行通讯单元、ETC读卡单元和电池供电管理单元；UWB基站部署在ETC收费道口，并与ETC收费道口的道闸管理收费模块进行通信；道闸管理收费模块包括道口控制单元和收费单元；采集模块安装于ETC收费道口，用于采集车辆信息，并将采集的车辆信息发送至收费单元；客户端用于注册客户信息；其中：
[0011]无线蓝牙单元用于将客户端和ETC终端连接，将客户信息和ETC终端绑定；
[0012]UWB射频无线单元用来与UWB基站进行测距和通讯，同时接收MCU主控单元发送的信息；
[0013]ETC读卡单元用于读取支付卡的卡号信息；
[0014]串行通讯单元用来接收ETC读卡单元的卡号信息，并通过MCU主控单元传输给UWB射频无线单元；
[0015]MCU主控单元用来控制ETC终端各单元按照设定的业务逻辑运行，与道口控制单元通信并设定收费距离阈值；
[0016]电池供电管理单元用来为ETC终端提供电源并进行电量监测和充电管理；
[0017]收费单元根据UWB基站发送来的测距信息和卡号信息进行扣款，并将扣款结果发送至道口控制单元和客户端；
[0018]道口控制单元用于控制是否打开道闸放行车辆以及放行时间。
[0019]进一步的，所述采集模块为高清摄像头。
[0020]进一步的，所述客户端为安装有app并支持蓝牙的智能终端，所述app实现客户信息注册，并将客户信息通过蓝牙发送至ETC终端。
[0021]进一步的，所述客户信息包括客户手机号、客户姓名、客户车牌号和付款卡号。
[0022]进一步的，所述收费距离阈值的范围为3
‑
5m。
[0023]进一步的，所述ETC终端收费系统采用非工频3
‑
7GHz的通讯频率
[0024]一种基于所述ETC终端收费系统的收费方法，包括以下步骤：
[0025]步骤1，打开ETC终端，若是初次使用，将银行卡放置于ETC终端的ETC读卡单元，ETC读卡单元获取银行卡信息，并将读卡信息发送至串行通讯单元，打开客户端app和蓝牙，通过无线蓝牙连接ETC终端，注册客户信息，判断客户信息和银行卡信息是否一致，如果一致将客户信息和ETC终端绑定；如果不是初次使用直接执行步骤2；
[0026]步骤2，MCU主控单元调用UWB射频无线单元与UWB基站实时测距，如果最远车辆的实测距离大于国家高速公路规定的道口拥堵免费放行距离执行步骤4；否则判断最近车辆的实测距离是否小于设定的收费距离阈值，如果小于设定的收费距离阈值执行步骤3；否则执行步骤2；
[0027]步骤3，MCU主控单元调用串行通讯单元获取ETC读卡单元的银行卡信息，MCU主控单元调用UWB射频无线单元，随机选择UWB通信信道，银行卡信息加密后传输给收费道口UWB基站，UWB基站传输加密的银行卡信息至道闸管理收费模块的收费单元，收费单元将采集模块采集的车牌号与绑定的客户车牌号，交叉验证无误后根据获取的银行卡信息进行扣费，扣费成功后将扣款信息发送至道口控制单元和客户端app，执行步骤5；
[0028]步骤4，MCU主控单元传输ETC道口最远车辆的实测距离给道口控制单元，道口控制单元按照设定的放行时间和实测距离计算免费放行时间；
[0029]步骤5，道口控制单元打开道闸放行车辆，如果是收费放行车辆，放行车辆后关闭
道闸，如果是免费放行车辆，免费放行时间到则关闭道闸，恢复收费。进一步的，所述步骤4中免费放行时间的计算公式为：
[0030]T_free＝(D_max
‑
D_stad)/V_avg
[0031]其中：T_free为免费放行时间，D_max为ETC道口最远车辆的实测距离，D_stad为国家高速公路规定的道口拥堵免费放行距离，V_avg指车辆通行平均速度。
[0032]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0033](1)本专利技术通讯系统采用非工频(3
‑
7GHz)通讯频率，安全性高，抗干扰能力强，稳定性好；
[0034](2)本专利技术UWB测距精度高，正常测距误差在30厘米以内，能够很好的保证刷卡安全性和可靠性；
[0035](3)本专利技术UWB适合远距离测距，视本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于UWB技术的ETC终端收费系统，其特征在于，包括ETC终端、UWB基站、道闸管理收费模块、采集模块和客户端；ETC终端安装于车载端，其包括无线蓝牙单元、UWB射频无线单元、MCU主控单元、串行通讯单元、ETC读卡单元和电池供电管理单元；UWB基站部署在ETC收费道口，并与ETC收费道口的道闸管理收费模块进行通信；道闸管理收费模块包括道口控制单元和收费单元；采集模块安装于ETC收费道口，用于采集车辆信息，并将采集的车辆信息发送至收费单元；客户端用于注册客户信息；其中：无线蓝牙单元用于将客户端和ETC终端连接，将客户信息和ETC终端绑定；UWB射频无线单元用来与UWB基站进行测距和通讯，同时接收MCU主控单元发送的信息；ETC读卡单元用于读取支付卡的卡号信息；串行通讯单元用来接收ETC读卡单元的卡号信息，并通过MCU主控单元传输给UWB射频无线单元；MCU主控单元用来控制ETC终端各单元按照设定的业务逻辑运行，与道口控制单元通信并设定收费距离阈值；电池供电管理单元用来为ETC终端提供电源并进行电量监测和充电管理；收费单元根据UWB基站发送来的测距信息和卡号信息进行扣款，并将扣款结果发送至道口控制单元和客户端；道口控制单元用于控制是否打开道闸放行车辆以及放行时间。2.根据权利要求1所述的ETC终端收费系统，其特征在于，所述采集模块为高清摄像头。3.根据权利要求1所述的ETC终端收费系统，其特征在于，所述客户端为安装有app并支持蓝牙的智能终端，所述app实现客户信息注册，并将客户信息通过蓝牙发送至ETC终端。4.根据权利要求1所述的ETC终端收费系统，其特征在于，所述客户信息包括客户手机号、客户姓名、客户车牌号和付款卡号。5.根据权利要求1所述的ETC终端收费系统，其特征在于，所述收费距离阈值的范围为3
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5m。6.根据权利要求1所述的ETC终端收费系统，其特征在于，所述ETC终端收费系统采用非工频3
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【专利技术属性】
技术研发人员：武建平，王会利，周晓燕，蔡志匡，
申请(专利权)人：江苏云巅电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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