确定车辆状态方法及车辆收费系统与流程

本发明涉及智能监测领域，具体而言，涉及一种确定车辆状态方法及车辆收费系统。

背景技术：

我国高速公路建设里程越来越长，平均每个省的高速公路均在10000km左右，如何进行高速公路的高效监测、管理、收费便成为一个亟需解决的问题。

目前，高速公路的监控主要以摄像头视频监控为主，由于其布设代价高，其往往不能进行高速公路的全面覆盖，其监控作用也大打折扣，无法很好的监控占用应急车道、长期占用超车道、故障停车、逆行、倒车等行为，与布设的初衷相去甚远，导致了监控盲区下的大量违章，造成了极大的安全隐患。

在高速公路通行费计费方面，主要采用简单的IC卡，其往往只能按照最短路径而无法按照实际的行驶路程进行计费，还面临换卡、逃卡等逃费行为，在高速公路通行费分成方面也缺乏数据依据，不得不在各自的路段架设收费站，极大降低了高速的通行能力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种确定车辆状态方法及车辆收费系统，以解决上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种确定车辆状态的方法，应用于车辆收费系统，所述方法包括：在第一时刻，所述车辆收费系统中的数据处理设备获取至少三个基站中每个基站的第一位置数据以及所述至少三个基站中每个基站与待测车辆之间的第一距离；所述数据处理设备基于每个基站的第一位置数据和每个基站与所述待测车辆之间的第一距离，获取所述待测车辆的第一时刻位置；所述数据处理设备获取在第一时刻之后的第二时刻的所述待测车辆的第二时刻位置；所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于违法状态，获得一判断结果。

进一步地，在所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于违法状态，获得一判断结果之后，所述方法还包括：在所述判断结果为是时，所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的收费设备收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。

进一步地，在所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的收费设备收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费之前，所述方法还包括：所述数据处理设备获取所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的视频监控设备中所述待测车辆的行驶数据；所述数据处理设备基于所述行驶数据，进一步判断所述判断结果是否正确，获得第一判断结果；在所述第一判断结果为是时，执行步骤：所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的收费设备收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。

进一步地，所述在第一时刻，所述车辆收费系统中的数据处理设备获取至少三个基站中每个基站的第一位置数据以及所述至少三个基站中每个基站与待测车辆之间的第一距离，包括：在第一时刻，所述车辆收费系统中的数据处理设备获取每个基站基于放置于所述待测车辆中的复合通行卡发出的UWB信号获取并发送的与所述待测车辆之间的第一距离；所述数据处理设备获取所述至少三个基站中的每个基站的第一位置数据。

进一步地，在第一时刻，所述车辆收费系统中的数据处理设备获取每个基站基于放置于所述待测车辆中的复合通行卡发出的UWB信号获取并发送的与所述待测车辆之间的第一距离之前，所述方法还包括：所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的车牌识别设备获取所述待测车辆的车牌号；所述数据处理设备基于所述待测车辆的车牌号，判断所述待测车辆是否为黑名单用户；在为否时，所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的的复合读/写卡器将所述待测车辆的车牌号、地点和/或进入高速公路的时间写入所述复合通行卡。

进一步地，所述数据处理设备基于每个基站的第一位置数据和每个基站与所述待测车辆之间的第一距离，获取所述待测车辆的第一时刻位置，包括：所述数据处理设备以每个基站的第一位置数据为球心以及每个基站与所述待测车辆之间的第一距离为半径，构建第一目标方程；通过求解所述第一目标方程，获取所述待测车辆的第一时刻位置。

进一步地，所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于合法状态，获得一判断结果，包括：所述数据处理设备基于与所述第一时刻位置对应的第一时刻和与所述第二时刻位置对应的第二时刻，获取所述待测车辆的第一行驶时间；所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置，获取所述待测车辆在所述第一时间行驶的第一行驶距离；所述数据处理设备基于所述待测车辆在所述第一行驶时间行驶的第一行驶距离，获取所述待测车辆的第一行驶速度；基于所述第一行驶速度判断所述待测车辆是否超速，获得第二判断结果。

进一步地，所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于合法状态，获得一判断结果，包括：所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是是否处于不同车道，获得第三判断结果；在所述第二判断结果为是时，所述数据处理设备判断所述待测车辆的第一行驶时间是否小于第一预设时间，获得第四判断结果。

进一步地，所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于合法状态，获得一判断结果，包括：所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述所述待测车辆是否均处于超车道或应急车道，获得第五判断结果；在所述第五判断结果为是时，所述数据处理设备判断所述待测车辆的第一行驶时间是否大于第二预设时间，获得第六判断结果；在所述第二判断结果或所述第四判断结果或所述第六判断结果为是时，执行步骤：所述车辆收费系统中与所述数据处理设备连接的收费设备收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。

第二方面，本发明实施例提供了一种车辆收费系统，所述车辆收费系统包括：数据处理设备、设置在高速公路两端的收费设备以及基于第一预设位置设置在高速公路两侧的多个基站，所述数据处理设备分别与所述收费设备和所述多个基站连接；所述数据处理设备，用于在第一时刻，获取所述多个基站中的至少三个基站中每个基站的第一位置数据以及所述至少三个基站中每个基站与待测车辆之间的第一距离；所述数据处理设备，还用于基于每个基站的第一位置数据和每个基站与所述待测车辆之间的第一距离，获取所述待测车辆的第一时刻位置；所述数据处理设备，还用于获取在第一时刻之后的第二时刻的所述待测车辆的第二时刻位置；所述数据处理设备，还用于基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于违法状态，获得一判断结果；在所述判断结果为是时，所述收费设备收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。

本发明实施例提供一种确定车辆状态的方法及车辆收费系统，所述方法包括：在第一时刻，所述车辆收费系统中的数据处理设备获取至少三个基站中每个基站的第一位置数据以及所述至少三个基站中每个基站与待测车辆之间的第一距离；所述数据处理设备基于每个基站的第一位置数据和每个基站与所述待测车辆之间的第一距离获取所述待测车辆的第一时刻位置；所述数据处理设备获取在第一时刻之后的第二时刻的所述待测车辆的第二时刻位置；所述数据处理设备基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于违法状态，获得一判断结果。通过实时获得车辆的准确状态数据，继而判断待测车辆是否处于违法状态，为高速公路的安全高效运营提供保障。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种车辆收费系统的结构框图；

图2为本发明第二实施例提供的一种车辆收费系统的结构框图；

图3为本发明第三实施例提供的一种车辆收费系统的结构框图；

图4为本发明第四实施例提供的一种车辆收费系统的结构框图。

图标：110-数据处理设备；120-收费设备；130-基站130；140-监控系统；150-监控设备；160-复合通行卡；170-复合读/写卡器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种车辆收费系统的结构框图，包括：数据处理设备110、设置在高速公路两端的收费设备120以及基于第一预设位置设置在高速公路两侧的多个基站130，所述数据处理设备110分别与所述收费设备120和所述多个基站130连接。其中，在本发明实施例中，所述数据处理设备110可以是平板电脑、智能手机、个人电脑(Personal computer，PC)、个人数字助理(Personal digital assistant，PCA)等通信设备，所述收费设备120也可以是电脑等通信设备，所述收费设备120分别设置在高速路出入口，在本发明实施例中，高速公路两侧均每间隔500米设置一个基站130，以保证待测车辆在某一时刻发送的信号能够被至少三个基站130获取，在其他实施中，高速公路两侧也可以按照其他方式设置基站130。

所述数据处理设备110，用于在第一时刻，获取所述多个基站130中的至少三个基站130中每个基站130的第一位置数据以及所述至少三个基站130中每个基站130与待测车辆之间的第一距离。其中，所述第一位置数据能够表征基站130的三维坐标。在本实施例中，所述数据处理设备110，用于在第一时刻，获取所述多个基站130中的四个基站130中每个基站130的第一位置数据以及所述四个基站130中每个基站130与待测车辆之间的第一距离。可以理解的是，在待测车辆行驶在设置有基站130的高速公路上时，待测车辆在某一时刻发送的A信号能够被四个基站130获取，由于待测车辆与所述四个基站130的距离可能不同，因此，所述四个基站130收到所述待测车辆发送的A信号的时间也不一样，所述四个基站130中的每个基站130分别基于所述待测车辆在发送的A信号，获取所述待测车辆发送A信号的时刻，在信号传播速度相同的情况下，继而使得基站130能够基于收到A信号的时刻以及发送A信号的时刻，获取与发送所述A信号时刻的所述待测车辆之间的距离。

所述数据处理设备110，还用于基于每个基站130的第一位置数据和每个基站130与所述待测车辆之间的第一距离，获取所述待测车辆的第一时刻位置。可以理解的是，所述数据处理设备110基于所述四个基站130的三维坐标和所述四个基站130中每个基站130与所述待测车辆之间的第一距离，获取用于表征所述待测车辆当前三维坐标的第一时刻位置。

所述数据处理设备110，还用于获取在第一时刻之后的第二时刻的所述待测车辆的第二时刻位置。可以理解的是，所述数据处理设备110采用上述方法获取用于表征所述待测车辆当前三维坐标的的第二时刻位置。

所述数据处理设备110，还用于基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是否处于违法状态，获得一判断结果。其中，违法状态可以包括：车辆超速、车辆快速换道、逆行、车辆长期占用超车道或应急车道等。在所述判断结果为是时，所述收费设备120基于预设的收费规则收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。因此，所述车辆收费系统通过实时获取待测车辆的位置状态信息，为交警和交通两方提供足够的数据支撑，为高速公路的安全高效运营提供保障。

第二实施例

请参照图2，与第一实施例不同的是，所述车辆收费系统还包括：设置在高速公路上的多个视频监控设备150，与视频监控系统140连接，在本实施例中，视频监控设备150可以为摄像头，所述视频监控系统140可以为计算机，所述视频监控系统140与所述收费系统中的数据处理设备110连接。

所述数据处理设备110，还用于获取所述车辆收费系统中与所述数据处理设备110连接的所述多个视频监控设备150中所述待测车辆的行驶数据。所述数据处理设备110，还用于基于所述行驶数据判断所述判断结果是否正确，获得第一判断结果。

所述收费设备120，还用于在所述第一判断结果为是时，收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费。

可以理解的是，在初步判定所述待待测车辆处于违法状态时，所述数据处理设备110通过所述视频监控系统140查看所述多个视频监控设备150获取的所述待测车辆在高速公路上的行驶数据，继而更精确地判断所述待测车辆是否违法行驶，若所述待测车辆在该高速公路上的确有违规行驶的数据，所述数据处理设备110控制设置在该高速公路口的收费设备120按照预设收费规则收取与所述违法状态对应的所述待测车辆的违章处罚费，以提高收费合理度。

第三施例

请参照图3，与第二实施例不同的是，所述车辆收费系统还包括：复合通行卡160。

所述数据处理设备110，用于在第一时刻，获取每个基站130基于放置于所述待测车辆中的复合通行卡160发出的UWB信号获取并发送的与所述待测车辆之间的第一距离。可以理解的是，在待测车辆行驶在高速公路上时，设置在所述待测车辆中的复合通行卡160在A时刻发送的第一UWB信号能够被与所述复合通行卡160相距一定范围内的基站130获取，在本实施例中，所述第一UWB信号必须能够被四个基站130获取，四个基站130中的每个基站130基于所述第一UWB信号获取与A时刻所述待测车辆的第一距离。

所述数据处理设备110，还用于获取所述至少三个基站130中的每个基站130的第一位置数据，可以理解的是，在本发明实施例中，设置在高速公路两侧的多个基站130中的能够获取所述第一UWB信号的四个基站130中的每个基站130将用于表征基站130位置信息的三维坐标数据发送给所述数据处理设备110。

第四实施例

请参照图4，与第三实施例不同的是，所述车辆收费系统还包括：车牌识别设备和复合读/写卡器170，分别与所述数据处理设备110连接，其中，所述车牌识别设备设置在高速公路的进出口，所述复合读/写卡器170设置在高速公路进出口，所述复合读/写卡器170与复合通行卡160能够进行近场通信。

所述车牌识别设备，用于获取所述待测车辆的车牌号，其中，车牌识别识别设备能够将运动中的汽车牌照从复杂背景中提取并识别出来，通过车牌提取、图像预处理、特征提取、车牌字符识别等技术，识别车辆牌号。

所述数据处理设备110，还用于基于所述待测车辆的车牌号，判断所述待测车辆是否为黑名单用户。

复合读/写卡器170，用于在为否时，将所述待测车辆的车牌号、地点和/或进入高速公路的时间写入所述复合通行卡160。

例如：在待测车辆在高速公路进出口，在进入高速公路之前，设置在高速公路进出口的车牌识别设备获取用于表征所述待测车辆的用户身份信息的车牌号，并将所述车牌号发送给车辆收费系统中的数据处理设备110，所述处理设备基于所述待测车辆的车牌号，判断所述待测车辆的用户是否被标记为黑名单用户，并向所述复合读/写卡器170发送控制指令，若所述控制指令表征所述待测车辆用户不是黑名单用户，工作人员或智能设备通过设置在高速公路进出口的复合读/写卡器170将所述待测车辆的车牌号、地点和/或进入高速公路的时间写入所述复合通行卡160，以使所述待测车辆能够通过与所述待测车辆对应的复合通行卡160进入高速公路。

进一步地，所述数据处理设备110，还用于以每个基站130的第一位置数据为球心以及每个基站130与所述待测车辆之间的第一距离为半径，构建第一目标方程。

例如，若能够获取所述待测车辆发送的所述第一UWB信号的四个基站130分别为A基站130、B基站130、C基站130以及D基站130，其中，在同一个坐标轴中，A基站130的三维坐标为(x1,y1,z1)，B基站130的三维坐标为(x2,y2,z2)，C基站130的三维坐标为(x3,y3,z3)，D基站130的三维坐标为(x4,y4,z4)，所述待测车辆的三维坐标为(x,y,z)，A基站130与所述待测车辆的距离为r1，B基站130与所述待测车辆的距离为r2，C基站130与所述待测车辆的距离为r3，D基站130与所述待测车辆的距离为r4，所述第一目标方程为：

所述数据处理设备110，还用于通过联合求解所述第一目标方程中的三维坐标为(x,y,z)，获取所述待测车辆的第一时刻位置。

作为一种实施方式，所述数据处理设备110，还用于基于与所述第一时刻位置对应的第一时刻和与所述第二时刻位置对应的第二时刻，获取所述待测车辆的第一行驶时间。

所述数据处理设备110，还用于基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置，获取所述待测车辆在所述第一时间行驶的第一行驶距离。

所述数据处理设备110，还用于基于所述待测车辆在所述第一行驶时间行驶的第一行驶距离，获取所述待测车辆的第一行驶速度。可以理解的是，所述数据处理设备110基于速度、路程以及时间之间的关系，获取所述待测车辆在所述第一行驶时间内的第一行驶速度。

所述数据处理设备110，还用于基于所述第一行驶速度判断所述待测车辆是否超速，获得第二判断结果。若所述第一行驶速度大于第一预设速度，所述数据处理设备110判定所述待测车辆超速，与所述数据处理设备110连接的收费设备120在所述待测车辆从所述高速路进出口出高速公路时，收取与超速对应的违章处罚费。

作为一种实施方式，所述数据处理设备110，还用于基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述待测车辆是是否处于不同车道，获得第三判断结果。

所述数据处理设备110，还用于在所述第三判断结果为是时，判断所述待测车辆的第一行驶时间是否小于第一预设时间，获得第四判断结果。若所述待测车辆的第一行驶时间小于第一预设时间，所述数据处理设备110判定所述待测车辆快速变道，与所述处理设备连接的收费设备120在所述待测车辆从所述高速路进出口出高速公路时，收取与快速变道对应的违章处罚费。

作为一种实施方式，所述数据处理设备110，还用于基于所述第一时刻位置和所述第二时刻位置判断所述所述待测车辆是否均处于超车道或应急车道，获得第五判断结果。

所述数据处理设备110，还用于在所述第五判断结果为是时，判断所述待测车辆的第一行驶时间是否大于第二预设时间，获得第六判断结果。若所述待测车辆的第一行驶时间大于第二预设时间，所述数据处理设备110判定所述待测车辆均长期处于超车道或应急车道，与所述处理设备连接的收费设备120在所述待测车辆从所述高速路进出口出高速公路时，收取与长期处于超车道或应急车道对应的违章处罚费。

所述收费设备120，还用于基于所述待测车辆的行驶距离收取所述待测车辆的交通行驶费。可以理解的是，与所述处理设备连接的收费设备120在所述待测车辆从所述高速路进出口出高速公路时，基于所述待测车辆的行驶距离收取所述待测车辆的交通行驶费。

在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。