本申请涉及互联网技术领域，特别涉及一种基于无源车载标签的停车收费装置及方法。
背景技术：
当前的停车收费方法，通常可以通过车辆泊位检测器+车载标签阅读器+有源车载标签的系统架构来实现。车辆泊位检测器、车载标签阅读器安装在收费泊位内探测车来车走状态，并将检测到的泊位状态上传停车管理系统。车前窗玻璃安装有源车载标签。车主驾车驶入泊位，车载标签阅读器、车辆泊位检测器侦测车载标签车辆驶入泊位并上传标签车辆驶入泊位信息至停车管理系统；车主驾车驶离泊位，车载标签阅读器、车辆泊位检测器上传标签车辆驶离泊位信息到停车管理系统；停车管理系统根据上传的标签车辆驶入时间、标签车辆驶离时间计算停车时长，并从对应帐户中自动扣除停车费用。来车自动计时、走车自动扣费，无需人工操作，既减轻停车管理方管理成本，也提升了车主停车便利性。
然而，车载标签安装在前窗玻璃上，不同车型的车体对射频信号的衰减强弱不同，为了能在衰减强的车型上使用车载标签，就需提高车载标签阅读器与车载标签的通信能力，这将使安装在衰减弱车型上的车载标签与车载标签阅读器的通信距离较远，当多台车同时停在相邻车位时，停车的泊位与车载标签被识读的泊位可能不一致，导致收费出错的情况。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种基于无源车载标签的停车收费装置及方法，能够提高停车收费的精确度。
为实现上述目的，本申请提供一种基于无源车载标签的停车收费装置，所述装置包括安装于车辆底部的无源车载标签以及安装于泊位上的车载标签阅读器和车辆泊位检测器，其中：
在车辆停入所述泊位之后，所述无源车载标签接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号转换为电能，从而向所述无源车载标签内的各个组件提供电能；向所述车载标签阅读器反馈准备就绪的提示信息，并接收所述车载标签阅读器发来的控制指令；响应于所述控制指令，向所述车载标签阅读器反馈车载标签信息；
所述车载标签阅读器将所述车载标签信息上传至停车管理系统，以使得所述停车管理系统对所述车载标签信息进行鉴定；
所述车辆泊位检测器用于当所述车辆驶入所述泊位后，将所述车辆的驶入信息发送至所述停车管理系统，并当所述车辆驶出所述泊位之后，将所述车辆的驶出信息通过基站转发至所述停车管理系统，以使得所述停车管理系统根据所述车辆的停车时长计算停车费用，并从所述车载标签信息关联的账户中扣除相应的停车费用。
进一步地，所述无源车载标签包括天线、供电管理模块、调制解调电路、主控制器以及存储器，其中：
所述天线用于接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号发送至所述供电管理模块；
所述供电管理模块用于将所述射频载波信号转换为电能，从而向其它各个组件提供电能；
所述存储器用于存储车辆的车载标签信息以及所述车载标签注册后的密钥；
所述天线还用于接收所述车载标签阅读器发来的控制信号，所述控制信号中包括调制到射频载波信号中的控制指令；
所述调制解调电路用于将所述控制信号进行包络检波解调，并将解调得到的控制指令发送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述控制指令，从所述存储器中读取所述车载标签信息，并将所述车载标签信息发送至所述调制解调电路；
所述调制解调电路通过反向散射的调制方式将所述车载标签信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
进一步地，在所述供电管理模块向其它各个组件提供电能之后，所述主控制器还用于通过反向散射的调制方式将表征准备就绪的提示信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
进一步地，所述车载标签阅读器包括天线、收发模块、主控制器、供电管理系统、泊位信息采集电路以及无线通信电路，其中：
所述供电管理系统用于给其它各个组件提供电能；
所述泊位信息采集电路在采集到车辆的驶入信息后，向所述主控制器发送提示信息；
所述主控制器响应于所述提示信息，控制所述收发模块发出射频载波信号，并通过所述天线将所述射频载波信号垂直地面向上发射，以激励所述无源车载标签；
所述天线接收所述无源车载标签反向散射调制方式反馈的车载标签信息，所述收发模块解调出车载标签信息，并将所述车载标签信息传送至主控制器；
所述主控制器提取出所述车载标签信息，并关闭所述收发模块，开启所述无线通信电路，并通过所述无线通信电路将所述车载标签信息通过基站转发至停车管理系统。
进一步地，在所述主控制器开启收发模块发出射频载波信号，激励所述无源车载标签之后，所述天线还用于接收所述无源车载标签通过反向散射调制方式反馈的表征准备就绪的提示信息，所述收发模块解调出提示信息，并将所述提示信息传送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述提示信息，将用于获取车载标签信息的控制指令调制在所述收发模块发出的射频载波信号上，并通过所述天线将调制了控制指令的射频载波信号垂直地面向上发射。
本申请还提供一种基于无源车载标签的停车收费方法，所述方法包括：
在车辆停入泊位之后，无源车载标签接收车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号转换为电能，从而向所述无源车载标签内的各个组件提供电能；向所述车载标签阅读器反馈准备就绪的提示信息，并接收所述车载标签阅读器发来的控制指令；响应于所述控制指令，向所述车载标签阅读器反馈车载标签信息；
所述车载标签阅读器将所述车载标签信息上传至停车管理系统，以使得所述停车管理系统对所述车载标签信息进行鉴定；
当所述车辆驶入所述泊位后，车辆泊位检测器将所述车辆的驶入信息发送至所述停车管理系统，并当所述车辆驶出所述泊位之后，所述车辆泊位检测器将所述车辆的驶出信息通过基站转发至所述停车管理系统，以使得所述停车管理系统根据所述车辆的停车时长计算停车费用，并从所述车载标签信息关联的账户中扣除相应的停车费用。
进一步地，所述无源车载标签包括天线、供电管理模块、调制解调电路、主控制器以及存储器，其中：
所述天线用于接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号发送至所述供电管理模块；
所述供电管理模块用于将所述射频载波信号转换为电能，从而向其它各个组件提供电能；
所述存储器用于存储车辆的车载标签信息以及所述车载标签注册后的密钥；
所述天线还用于接收所述车载标签阅读器发来的控制信号，所述控制信号中包括调制到射频载波信号中的控制指令；
所述调制解调电路用于将所述控制信号进行包络检波解调，并将解调得到的控制指令发送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述控制指令，从所述存储器中读取所述车载标签信息，并将所述车载标签信息发送至所述调制解调电路；
所述调制解调电路通过反向散射的调制方式将所述车载标签信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
进一步地，所述车载标签阅读器包括天线、收发模块、主控制器、供电管理系统、泊位信息采集电路以及无线通信电路，其中：
所述供电管理系统用于给其它各个组件提供电能；
所述泊位信息采集电路在采集到车辆的驶入信息后，向所述主控制器发送提示信息；
所述主控制器响应于所述提示信息，控制所述收发模块发出射频载波信号，并通过所述天线将所述射频载波信号垂直地面向上发射，以激励所述无源车载标签；
所述天线接收所述无源车载标签反向散射调制方式反馈的车载标签信息，所述收发模块解调出车载标签信息，并将所述车载标签信息传送至主控制器；
所述主控制器提取出所述车载标签信息，并关闭所述收发模块，开启所述无线通信电路，并通过所述无线通信电路将所述车载标签信息通过基站转发至停车管理系统。
本发明提出的技术方案，车载标签无内置电源，安装在车辆底部中间，工作所需电能从车载标签阅读器发射的无线电波中获取。泊位中间安装车载标签阅读器、车辆泊位检测器；车辆泊位检测器内置泊位信息采集电路，实时探测泊位车来车走车；车载标签阅读器也内置泊位信息采集电路，触发开启标签阅读流程。泊位有车停入，车辆泊位检测器检测到车辆驶入泊位后上报车辆驶入泊位信息到停车管理系统；车载标签阅读器检测到车辆驶入泊位后开启车载标签阅读流程，读取车载标签信息上传停车管理系统；停车管理系统短信告知车主标签停车信息。泊位停车驶离，车辆泊位检测器检测到车辆驶离泊位后上报车辆驶离泊位信息到停车管理系统，停车管理系统停止计时，并从车载标签对应帐户中扣除停车费用，短信通知车主停车扣费信息。车载标签阅读器与无源车载标签的识读距离1.0～1.5米，既确保车载标签阅读器读取停泊车辆携带的无源车载标签的成功率，又确保车载标签被识读泊位与车辆停放泊位吻合；来车停好离开，走车直接驶离，无需车主做任何操作，减轻停车管理方管理成本，提升车主泊车便利性。
附图说明
图1为本申请中无源车载标签的结构示意图；
图2为本申请中车载标签阅读器的结构示意图；
图3为本申请中基于无源车载标签的停车收费方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
本申请提供一种基于无源车载标签的停车收费装置，所述装置包括安装于车辆底部的无源车载标签以及安装于泊位上的车载标签阅读器和车辆泊位检测器，其中：
在车辆停入所述泊位之后，所述无源车载标签接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号转换为电能，从而向所述无源车载标签内的各个组件提供电能；向所述车载标签阅读器反馈准备就绪的提示信息，并接收所述车载标签阅读器发来的控制指令；响应于所述控制指令，向所述车载标签阅读器反馈车载标签信息；
所述车载标签阅读器将所述车载标签信息上传至停车管理系统，以使得所述停车管理系统对所述车载标签信息进行鉴定；
所述车辆泊位检测器用于当所述车辆驶入所述泊位后，将所述车辆的驶入信息发送至所述停车管理系统，并当所述车辆驶出所述泊位之后，将所述车辆的驶出信息通过基站转发至所述停车管理系统，以使得所述停车管理系统根据所述车辆的停车时长计算停车费用，并从所述车载标签信息关联的账户中扣除相应的停车费用。
请参阅图1，所述无源车载标签包括天线、供电管理模块、调制解调电路、主控制器以及存储器，其中：
所述天线用于接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号发送至所述供电管理模块；
所述供电管理模块用于将所述射频载波信号转换为电能，从而向其它各个组件提供电能；
所述存储器用于存储车辆的车载标签信息以及所述车载标签注册后的密钥；
所述天线还用于接收所述车载标签阅读器发来的控制信号，所述控制信号中包括调制到射频载波信号中的控制指令；
所述调制解调电路用于将所述控制信号进行包络检波解调，并将解调得到的控制指令发送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述控制指令，从所述存储器中读取所述车载标签信息，并将所述车载标签信息发送至所述调制解调电路；
所述调制解调电路通过反向散射的调制方式将所述车载标签信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
在一个实施方式中，在所述供电管理模块向其它各个组件提供电能之后，所述主控制器还用于通过反向散射的调制方式将表征准备就绪的提示信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
在实际应用中，无源车载标签采用通用uhf频段的rfid标签，经rfid标签读写器、无源车载标签注册软件将rfid标签注册到停车管理系统并写入密钥后成为无源车载标签。
无源车载标签由天线、供电管理、调制解调电路、主控制器、存储器组成。
天线接收来自车载标签阅读器的射频载波信号。
供电管理给主控制器、调制解调电路、存储器提供供电。供电管理从天线接收的射频波束中经射频检波、倍压、稳压、存储器电路处理，转化为标签工作所需的电能。
调制解调电路是车载标签与车载标签阅读器完成通信的关键电路。车载标签阅读器的指令、数据ask调制方式调制到射频波束上，车载标签通过包络检波解调；车载标签通过反向散射调制方式调制车载标签阅读发出的射频波束，给车载标签阅读器传送车载标签信息。
主控制器接收、解释、处理经调制解调器解调的来自车载标签阅读器的指令、数据，从存储器提取车载标签信息经调制解调器通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频波束上。
存储器储存装置唯一的id号、及标签注册后的密钥。
请参阅图2，所述车载标签阅读器包括天线、收发模块、主控制器、供电管理系统、泊位信息采集电路以及无线通信电路，其中：
所述供电管理系统用于给其它各个组件提供电能；
所述泊位信息采集电路在采集到车辆的驶入信息后，向所述主控制器发送提示信息；
所述主控制器响应于所述提示信息，控制所述收发模块发出射频载波信号，并通过所述天线将所述射频载波信号垂直地面向上发射，以激励所述无源车载标签；
所述天线接收所述无源车载标签反向散射调制方式反馈的车载标签信息，所述收发模块解调出车载标签信息，并将所述车载标签信息传送至主控制器；
所述主控制器提取出所述车载标签信息，并关闭所述收发模块，开启所述无线通信电路，并通过所述无线通信电路将所述车载标签信息通过基站转发至停车管理系统。
在一个实施方式中，在所述主控制器开启收发模块发出射频载波信号，激励所述无源车载标签之后，所述天线还用于接收所述无源车载标签通过反向散射调制方式反馈的表征准备就绪的提示信息，所述收发模块解调出提示信息，并将所述提示信息传送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述提示信息，将用于获取车载标签信息的控制指令调制在所述收发模块发出的射频载波信号上，并通过所述天线将调制了控制指令的射频载波信号垂直地面向上发射。
由上可见，车载标签阅读器配套车辆泊位检测器使用，也可以将车载标签阅读器电路嵌入到车辆泊位检测器中，成为车辆泊位检测车载标签阅读一体机。
天线定向辐射收发模块的射频载波信号，车载标签阅读装置安装后射频载波信号垂直地面向上发射。
供电管理内置大容量电池，为主控制器、收发模块、无线通信电路、泊位信息采集电路提供供电。
收发模块是车载标签阅读器与车载标签完成通信的关键电路。收发模块在主控制器控制下产生射频载波信号，经天线辐射给车载标签提供工作电能；车载标签阅读器发给车载标签的指令、数据以ask调制方式调制在射频载波信号上；收发模块的包络检波电路解调车载标签通过反向散射调制方式调制在收发模块发出的射频载波信号上的车载标签信息(车载标签id、随机数、带密钥随机数)。
主控制器协调收发模块、无线通信电路、泊位信息采集电路有序工作。泊位信息采集电路实时探测车辆驶入驶离泊位并传送给主控制器；主控制器探测到车辆驶入泊位后控制收发模块发射射频载波信号激励车载标签；主控制器接收、解释、处理收发模块解调的来自车载标签的车载标签信息；主控制器送出发往车载标签的指令、数据并调制在收发模块发出射频载波上；主控制器读取到了车载标签信息后，关闭收发模块，开启无线通信电路上传车载标签信息到停车管理系统。
无线通信电路是车载标签阅读器与基站交互信息的桥梁。基站是车载标签阅读器与停车管理系统的中继器，中转车载标签阅读器与停车管理系统交互信息。车载标签阅读器与基站以短路离无线通信方式交互信息，基站与停车管理系统以公共无线通信网络交互信息。
泊位信息采集电路由地磁传感器或地磁传感器与微波雷达传感器组成，实时探测车辆驶入驶离泊位，并传送给主控制器。
请参阅图3，在一个具体应用场景中，标签车辆驶入安装有车辆泊位检测器、车载标签阅读器的泊位。车辆泊位检测器的泊位信息采集电路(地磁传感器，或地磁传感器加微波雷达传感器)将探测到车辆驶入泊位，经基站再经公共无线通信网络上传到停车管理系统；车载标签阅读器的泊位信息采集电路(地磁传感器，或地磁传感器与微雷达传感器)也将探测到车辆驶入泊位，开启收发模块送出射频载波信号。车载标签从车载标签阅读器发出的射频载波信号中汲取到足够工作电能后，送出“准备好”反向散射调制在射频载波信号上。车载标签阅读器从打开收发模块开始，如果60秒内没有收到来自车载标签的“准备好”信息，认为该停车是非标签停车，并即时关闭收发模块；如果60秒内收到来自车载标签的“准备好”，则送出读取车载标签信息的指令。车载标签响应车载标签阅读器指令，车载标签主控制器从存储器取出车载标签id、密钥，产生随机数并用密钥加密随机数产生车载标签信息(车载标签id、随机数、加密随机数)，经调制解调电路反向散射通过天线调制到车载标签阅读器发出的射频载波信号上。车载标签阅读器从送出指令的3秒内如果没有解调出车载标签信息，认为是异常标签停车，视同非标签停车，并即时关闭收发模块；如果3秒内解调出车载标签信息，关闭收发模块，车载标签信息经无线通信电路传到基站再经公共无线通信网络上传到停车管理系统。停车管理系统根据上传的车载标签id，对一同上传的随机数、加密随机数鉴权，鉴权结果如果不合法，定义为非法车载标签停车，视同非标签停车；鉴权结果如果合法，定义为车载标签停车，停车管理系统将下传鉴权结果(标签停车)给该泊位所在收费岗的已登录的收费员pos机上，及该泊位所在巡查岗的已登录的巡查员pos机上，告知收费员、巡查员该泊位停车为车载标签停车，短信通知车主标签停车信息。
车载标签车辆驶离城市收费泊位，车辆泊位检测器的泊位信息采集电路(地磁传感器，或地磁传感器与雷达传感器)将探测到车辆驶离泊位，车辆泊位检测器经基站再经公共无线通信网络上传车辆驶离泊位信息到停车管理系统，停车管理系统根据车辆驶入泊位时间、车辆驶离泊位时间计算停车时长，依据城市道路收费泊位收费标准从车载标签id对应的帐户扣除停车费用，并短信通知车主扣费信息。
本申请还提供一种基于无源车载标签的停车收费方法，所述方法包括：
在车辆停入泊位之后，无源车载标签接收车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号转换为电能，从而向所述无源车载标签内的各个组件提供电能；向所述车载标签阅读器反馈准备就绪的提示信息，并接收所述车载标签阅读器发来的控制指令；响应于所述控制指令，向所述车载标签阅读器反馈车载标签信息；
所述车载标签阅读器将所述车载标签信息上传至停车管理系统，以使得所述停车管理系统对所述车载标签信息进行鉴定；
当所述车辆驶入所述泊位后，车辆泊位检测器将所述车辆的驶入信息发送至所述停车管理系统，并当所述车辆驶出所述泊位之后，所述车辆泊位检测器将所述车辆的驶出信息通过基站转发至所述停车管理系统，以使得所述停车管理系统根据所述车辆的停车时长计算停车费用，并从所述车载标签信息关联的账户中扣除相应的停车费用。
在一个实施方式中，所述无源车载标签包括天线、供电管理模块、调制解调电路、主控制器以及存储器，其中：
所述天线用于接收所述车载标签阅读器发来的射频载波信号，并将所述射频载波信号发送至所述供电管理模块；
所述供电管理模块用于将所述射频载波信号转换为电能，从而向其它各个组件提供电能；
所述存储器用于存储车辆的车载标签信息以及所述车载标签注册后的密钥；
所述天线还用于接收所述车载标签阅读器发来的控制信号，所述控制信号中包括调制到射频载波信号中的控制指令；
所述调制解调电路用于将所述控制信号进行包络检波解调，并将解调得到的控制指令发送至所述主控制器；
所述主控制器响应于所述控制指令，从所述存储器中读取所述车载标签信息，并将所述车载标签信息发送至所述调制解调电路；
所述调制解调电路通过反向散射的调制方式将所述车载标签信息通过天线调制到所述车载标签阅读器发出的射频载波信号上，并反馈给所述车载标签阅读器。
在一个实施方式中，所述车载标签阅读器包括天线、收发模块、主控制器、供电管理系统、泊位信息采集电路以及无线通信电路，其中：
所述供电管理系统用于给其它各个组件提供电能；
所述泊位信息采集电路在采集到车辆的驶入信息后，向所述主控制器发送提示信息；
所述主控制器响应于所述提示信息，控制所述收发模块发出射频载波信号，并通过所述天线将所述射频载波信号垂直地面向上发射，以激励所述无源车载标签；
所述天线接收所述无源车载标签反向散射调制方式反馈的车载标签信息，所述收发模块解调出车载标签信息，并将所述车载标签信息传送至主控制器；
所述主控制器提取出所述车载标签信息，并关闭所述收发模块，开启所述无线通信电路，并通过所述无线通信电路将所述车载标签信息通过基站转发至停车管理系统。
本发明提出的技术方案，车载标签无内置电源，安装在车辆底部中间，工作所需电能从车载标签阅读器发射的无线电波中获取。泊位中间安装车载标签阅读器、车辆泊位检测器；车辆泊位检测器内置泊位信息采集电路，实时探测泊位车来车走车；车载标签阅读器也内置泊位信息采集电路，触发开启标签阅读流程。泊位有车停入，车辆泊位检测器检测到车辆驶入泊位后上报车辆驶入泊位信息到停车管理系统；车载标签阅读器检测到车辆驶入泊位后开启车载标签阅读流程，读取车载标签信息上传停车管理系统；停车管理系统短信告知车主标签停车信息。泊位停车驶离，车辆泊位检测器检测到车辆驶离泊位后上报车辆驶离泊位信息到停车管理系统，停车管理系统停止计时，并从车载标签对应帐户中扣除停车费用，短信通知车主停车缴费信息。车载标签阅读器与无源车载标签的识读距离1.0～1.5米，既确保车载标签阅读器读取停泊车辆携带的无源车载标签的成功率，又确保车载标签被识读泊位与车辆停放泊位吻合；来车停好离开，走车直接驶离，无需车主做任何操作，减轻停车管理方管理成本，提升车主泊车便利性。
上面对本申请的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本申请的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本申请旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。