一种基于可见光通信的路段收费系统的制作方法
【专利摘要】一种基于光通信技术的路段收费系统，包括行驶车辆、交通监控设备和高速公路收费结算中心，所述行驶车辆上安装有车载单元OBU；所述交通监控设备上安装有路侧单元RSU；其中，所述车载单元OBU与所述路侧单元RSU之间通过可见光进行无线通信；所述路侧单元RSU将车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心，所述高速公路收费结算中心将计算得出的收费数据返回给所述路侧单元RSU。该路段收费系统利用可见光通信具有的种种优点，解决了目前智能交通系统ITS中最为头痛的车辆信息采集问题，可实现高速公路路段自动收费。
【专利说明】一种基于可见光通信的路段收费系统
[0001]【技术领域】:
本发明属于光通信及智能交通的交叉【技术领域】，其涉及一种基于可见光通信的路段收费系统。
[0002]【背景技术】:
ETC (Electronic Toll Collection,不停车自动收费系统)是在高速公路收费路段上，收费站通过路侧单元(Road-Side Unit, RSU)与车载单元(On-Board Unit, 0BU)之间的专用短程通讯，在无需车辆停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，完成收费处理过程的一种全自动收费系统。这可有效避免常规停车收费所产生的交通阻塞、资源浪费、空气污染以及资金失控等问题。ETC系统是智能交通系统的重要组成部分，也是近年来国内外高速公路收费系统发展应用中逐渐成熟的技术。
[0003]目前国际上普遍采用的ETC系统是基于微波通信技术，在车辆与路侧通信技术中使用无线电射频。众所周知，无线电频带资源十分紧张，成本较高，抗干扰性差，且对身体可能有潜在的危害性，也容易对系统造成十扰。因此其应用受到很大限制。
[0004]与微波通信技术相比，可见光尤其是LED可见光通信具有以下突出优点:
(I)可见光通信技术属于绿色通信。其信号光源的辐射光谱位于对人眼无害的可见光波段(380-780nm)，不存在电磁辐射，对人身非常安全。
[0005](2)可见光通信无处不在、方便快捷。用于通信的LED光源可以安装在任何需要的地方，可以很方便地实现高速无线数据传输。
[0006](3)信号光源发射功率高。在可见光LED通信系统中，由于通信光源是与自然光完全一样的非相干可见光，因此一般情况下无需限制发射功率。
[0007](4)无需无线电频谱证。由于受无线电频谱管制，可用的无线电频率已经非常有限，而基于LED的可见光通信不存在其它无线通信中的频率分配问题。
[0008](5)无电磁干扰。可应用于各种对电磁干扰严格限制的场合。
[0009]室外LED可见光通信技术应用在智能交通系统(ITS =IntelligentTransportation Systems)中的技术发展路线大致如下。香港大学G.Pang等人在1998年提出了利用LED交通指示灯为车辆传输语音广播信号，将语音信号通过00K调制加至LED光源，实现了低速的无线LED可见光传输。中川研究室的科研人员在2003年提出了 LED公路照明通信系统。G.Pang等人只对利用LED交通灯进行语音传输展开研究，中川研究室的科研人员则在LED公路照明通信系统中分析了在不同的接收方向角和视场角下信噪比的好坏，以及在一定误码率下信噪比和接收数据率的关系，认为LED可见光公路照明通信系统优于红外公路交通通信系统。
[0010]
【发明内容】
:
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的上述不足，提供一种基于可见光通信的路段收费系统。
[0011]本发明提供的基于可见光通信的路段收费系统，具体的技术方案如下:
一种基于可见光通信的路段收费系统，包括车载单元、路侧单元和高速公路收费结算中心；所述车载单元安装在行驶车辆上，所述路侧单元安装在交通监控设备上；其中，所述车载单元与所述路侧单元之间通过可见光进行无线通信；所述路侧单元将车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心，所述高速公路收费结算中心将计算得出的收费数据返回给所述路侧单元。
[0012]优选地，所述车载单元包括可见光发射单元；所述路侧单元包括可见光接收单元和图像监控设备；所述可见光发射单元包括单片机、与所述单片机连接的发光二极管驱动电路、与所述发光二极管驱动电路连接的发光二极管及电源模块；所述可见光接收单元包括光电接收端、与所述光电接收端连接的信号放大电路及与所述信号放大电路连接的信号解调电路；当所述路侧单元检测到所述行驶车辆通过高速公路收费站时，所述路侧单元的可见光接收单元接收到由所述车载单元的可见光发射单元发射出的LED光信号；该LED光信号加载有该行驶车辆的实时信息；该行驶车辆的实时信息包括车牌号、行驶车速、车型、高速路收费路段上的行驶距离；所述路侧单元将包含所述行驶车辆的实时信息的车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心，所述高速公路收费结算中心根据计算得出的收费数据，对与该行驶车辆关联的具有金融交易功能的IC卡或账户进行扣款，并将扣除本次交费后的余款写回所述IC卡或账户，迅速地完成收费过程。
[0013]优选地，所述交通监控设备还进一步地包括显示模块、键盘模块和故障处理模块，当未收费时该显示模块显示当前时间信息及实时监控录像，收费完成后立即显示收费金额或收费失败提示；键盘可以帮助用户调用和存储收费信息及录像信息；当收费失败时通知故障处理模块，转入人工处理。
[0014]优选地，该可见光发射单元可集成在所述行驶车辆的前照灯上。
[0015]优选地，该具有金融交易功能的IC卡可集成在所述行驶车辆的车载单元上。
[0016]优选地，所述可见光发射单元为手机。
[0017]优选地，所述可见光发射单元为光子客户端。
[0018]优选地，所述车载单元与所述路侧单元之间采用主动式半双工通信。
[0019]优选地，所述光电接收端为光电二极管，且利用光学聚光器或光学天线增加到达所述光电二极管表面的光强；所述信号放大电路采用互阻抗前置放大结构。
[0020]优选地，该路段收费系统进一步包括管控单元，且该管控单元为挡车器。
[0021]本发明提供的基于可见光通信的路段收费系统的有益效果在于:利用可见光通信具有的稳定度好、成本低、保密性好、伤害性小、光波频率高、频带宽、频率资源丰富等优点，解决了目前智能交通系统ITS中最为头痛的车辆信息采集问题，可实现高速公路路段自动收费。该系统也可用在自动车库门、私家停车场等处，实现无人化管理。
[0022]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明所提供的基于可见光通信的路段收费系统的示意图。
[0023]图2为本发明所提供的基于可见光通信的路段收费系统的组成单元的功能框图。
[0024]其中附图标记10—行驶车辆；101—车载单兀OBU ;102—可见光发射单兀；103 —金融IC卡；20 —交通监控设备；201 —路侧单元RSU ；202 一可见光接收单元；203 —图像监控设备；30 —高速公路收费结算中心。
[0025]【具体实施方式】:
现结合附图将本发明做进一步的说明。[0026]如图1示出了本发明所提供的基于可见光通信的路段收费系统。图2示出了本发明所提供的基于可见光通信的路段收费系统的组成单元的功能框图。
[0027]—种基于可见光通信的路段收费系统，包括行驶车辆10、交通监控设备20和高速公路收费结算中心30，所述行驶车辆10上安装有车载单元0BU101 ;所述交通监控设备20上安装有路侧单元RSU201 ;其中，所述车载单元0BU101与所述路侧单元RSU201之间通过可见光进行无线通信；所述路侧单元RSU201将车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心30，所述高速公路收费结算中心30将计算得出的收费数据返回给所述路侧单元RSU201。
[0028]优选地，所述车载单元0BU101包括可见光发射单元102 ;所述路侧单元RSU201包括可见光接收单元202和图像监控设备203 ;所述可见光发射单元102包括单片机、与所述单片机连接的发光二极管驱动电路、与所述发光二极管驱动电路连接的发光二极管及电源模块；所述可见光接收单元202包括光电接收端、与所述光电接收端连接的信号放大电路及与所述信号放大电路连接的信号解调电路；当所述路侧单元RSU201检测到所述行驶车辆10通过高速公路收费站时，所述路侧单元RSU201的可见光接收单元202接收到由所述车载单元0BU101的可见光发射单元102发射出的LED光信号；该LED光信号加载有该行驶车辆10的实时信息；该行驶车辆10的实时信息包括车牌号、行驶车速、车型、高速路收费路段上的行驶距离；所述路侧单元RSU201将包含所述行驶车辆10的实时信息的车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心30，所述高速公路收费结算中心30根据计算得出的收费数据，对与该行驶车辆10关联的具有金融交易功能的IC卡103进行扣款，并将扣除本次交费后的余款写回所述IC卡103，迅速地完成收费过程。
[0029]优选地，所述交通监控设备20还进一步地包括显示模块、键盘模块和故障处理模块，当未收费时该显 示模块显示当前时间信息及实时监控录像，收费完成后立即显示收费金额或收费失败提示；键盘可以帮助用户调用和存储收费信息及录像信息；当收费失败时通知故障处理模块，转入人工处理。
[0030]优选地，该可见光发射单元102可集成在所述行驶车辆10的前照灯上。
[0031]优选地，该具有金融交易功能的IC卡103可集成在所述行驶车辆的车载单元OBU上 101。
[0032]优选地，所述可见光发射单元102为手机。
[0033]优选地，所述可见光发射单元102为光子客户端。
[0034]优选地，所述车载单元0BU101与所述路侧单元RSU201之间采用主动式半双工通?目。
[0035]优选地，所述光电接收端为光电二极管，且利用光学聚光器或光学天线增加到达所述光电二极管表面的光强；所述信号放大电路采用互阻抗前置放大结构。
[0036]优选地，该路段收费系统进一步包括管控单元，且该管控单元为挡车器。
[0037]本发明提供的基于可见光通信的路段收费系统的有益效果在于:利用可见光通信具有的稳定度好、成本低、保密性好、伤害性小、光波频率高、频带宽、频率资源丰富等优点，解决了目前智能交通系统ITS中最为头痛的车辆信息采集问题，可实现高速公路路段自动收费。该系统也可用在自动车库门、私家停车场等处，实现无人化管理。
[0038]当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关【技术领域】的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
【权利要求】
1.一种基于可见光通信的路段收费系统，包括车载单元、路侧单元和高速公路收费结算中心；所述车载单元安装在行驶车辆上，所述路侧单元安装在交通监控设备上；其特征在于，所述车载单元与所述路侧单元之间通过可见光进行无线通信；所述路侧单元将车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心，所述高速公路收费结算中心将计算得出的收费数据返回给所述路侧单元。
2.根据权利要求1所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述车载单元包括可见光发射单元；所述路侧单元包括可见光接收单元和图像监控设备；所述可见光发射单元包括单片机、与所述单片机连接的发光二极管驱动电路、与所述发光二极管驱动电路连接的发光二极管及电源模块；所述可见光接收单元包括光电接收端、与所述光电接收端连接的信号放大电路及与所述信号放大电路连接的信号解调电路；当所述路侧单元检测到所述行驶车辆通过高速公路收费站时，所述路侧单元的可见光接收单元接收到由所述车载单元的可见光发射单元发射出的LED光信号；该LED光信号加载有该行驶车辆的实时信息；该行驶车辆的实时信息包括车牌号、行驶车速、车型和高速路收费路段上的行驶距离；所述路侧单元将包含所述行驶车辆的实时信息的车辆数据传输给所述高速公路收费结算中心，所述高速公路收费结算中心根据计算得出的收费数据，对与该行驶车辆关联的具有金融交易功能的IC卡或账户进行扣款，并将扣除本次交费后的余款写回所述IC卡或账户，迅速地完成收费过程。
3.根据权利要求2所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述交通监控设备还进一步地包括显示模块、键盘模块和故障处理模块，当未收费时该显示模块显示当前时间信息及实时监控录像，收费完成后立即显示收费金额或收费失败提示；键盘可以帮助用户调用和存储收费信息及录像信息；当收费失败时通知故障处理模块，转入人工处理。
4.根据权利要求3所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，该可见光发射单元可集成在所述行驶车辆的前照灯上。
5.根据权利要求3所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，具有金融交易功能的IC卡可集成在所述行驶车辆的车载单元上。
6.根据权利要求3所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述可见光发射单元为手机。
7.根据权利要求3所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述可见光发射单元为光子客户端。
8.根据权利要求6或7所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述车载单元与所述路侧单元之间采用主动式半双工通信。
9.根据权利要求3所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，所述光电接收端为光电二极管，且利用光学聚光器或光学天线增加到达所述光电二极管表面的光强；所述信号放大电路采用互阻抗前置放大结构。
10.根据权利要求4或5所述的基于可见光通信的路段收费系统，其特征在于，该路段收费系统进一步包括管控单元，且该管控单元为挡车器。
【文档编号】G07B15/06GK104008577SQ201410249141
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】耿云花 申请人:滁州惠智科技服务有限公司