專利名稱：一種自由流車輛計費方法
技術領域：
本發明涉及無線通訊和射頻識別技術領域，特別涉及一種自由流車輛計費方法、 基站及系統。
背景技術：
隨著中國經濟和科技的迅猛發展，中心城市的規模迅速擴大，人們對車輛的需求和依賴也逐漸增大。以北京為例，北京常住人口 1493萬，機動車已達到245萬輛，在上下班高峰期，車輛的擁堵情況十分嚴重，中國社科院數量經濟與技術研究所計算，北京交通擁堵造成每天社會成本4000萬，每年的損失達到146億元。一種較為合理的解決方法是對高峰時期行駛的車輛進行收費以便限制交通高峰期的車輛出行。目前，以射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術為核心的應用系統在智能交通領域也得到廣泛應用。RFID技術是利用射頻信號基于空間耦合傳輸特性，非接觸式地實現對物體的自動識別。 最典型的如在高速公路上不停車收費，在高速公路入口，通過車道讀卡器對標簽進行初始化信息設置；在高速公路上，標簽與路側基站進行信息交互，并保存必要的路徑信息；在高速公路出口，標簽通過車道讀卡器將已經存儲的路徑信息進行上報以進行數據處理。但這種應用場景的入口和出口都較為單一，不適合在城市公路上使用。因此設計一種合理的在城市市內公路的自由流車輛收費方法是一個亟待解決的問題。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種自由流車輛計費方法、基站及系統，利用標簽對車輛的運行路徑進行跟蹤、從而計算出行使距離并收費。
為了解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，本發明提供的一種自由流車輛計費方法包括以下步驟
步驟A、基站采集過往車輛的標簽信息；
步驟B、基站過濾非法標簽后，針對每一個合法的標簽，查詢緩存中是否存在該標簽的標簽紀錄，如果不存在，則新建一條標簽記錄并初始化值；如果存在，則在該標簽記錄的基站列表中增加本基站ID ；
步驟C、將該標簽記錄組播到相鄰基站；
步驟D、如果收到其它基站組播的該標簽的標簽記錄，則刪除該標簽記錄，結束流程；如果超過預設的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息，則將該標簽記錄發送到數據服務器，并刪除該標簽記錄。
步驟E、數據服務器根據該標簽紀錄的基站列表中各個基站之間的距離計算車輛行駛距離和收費金額。
為解決上述技術問題，根據本發明的另一個方面，本發明提供的一種自由流車輛計費基站包括標簽采集模塊、標簽清洗模塊、數據處理模塊、廣播模塊和上報模塊，其中
標簽采集模塊，用于采集過往車輛上的標簽；
標簽清洗模塊，用于過濾標簽采集模塊采集到的非法標簽；數據處理模塊，用于針對每一個合法的標簽，查詢緩存中是否存在該標簽的標簽紀錄，如果不存在，則新建一條標簽記錄并初始化值；如果存在，則在該標簽記錄中的基站列表中增加本基站ID ；廣播模塊，用于將數據處理模塊處理的標簽記錄組播給相鄰基站；上報模塊，用于將超過預定的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息時，將該標簽記錄發送到數據服務器。為了解決上述技術問題，根據本發明的又一個方面，本發明提供的一種車輛計費系統包括基站、數據服務器和中心服務器。其中基站、用于過往車輛的標簽采集，標簽清洗，數據處理、數據廣播以及數據上報；所述數據服務器用于存儲車輛標簽信息和基站上報的標簽記錄，并根據標簽記錄的基站列表中各基站的距離計算車輛行駛距離和收費金額；中心服務器用于對基站和數據服務器的管理。與現有技術相此較，本發明實施例通過在城市公路的交通節點設置基站，車輛經過基站所覆蓋的位置時不用停車，利用基站之間的標簽信息的傳遞與交換，實現了在復雜路徑下跟蹤車輛的運行路徑，從而計算車輛的行駛距離進行收費。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是本發明實施例一的自由流車輛計費方法流程圖；圖2是本發明實施例二的自由流車輛計費的基站模塊結構圖；圖3是本發明實施例三的自由流車輛計費系統架構示意具體實施例方式為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖1所示是本發明實施例一的自由流車輛計費方法流程圖，具體包括以下步驟步驟101 基站獲取標簽信息；本步驟中的標簽可為超高頻標簽，使用基于EPC協議的陶瓷標簽。優選地，標簽只有一個字段，該字段在發行后只可讀不可寫。為了負載平衡標簽第 0字節為標簽所在服務器的ID，為了便于標簽清洗，可以通過標簽的字節標識是否用于自由流計費，此如該標簽的第1，4，9，16字節的內容標識了該簽的用途為自由流收費標簽，其余字段拼接起來代表了標簽的唯一標識的ID。步驟102 基站判斷標簽來源，如果是通過采集獲取的標簽，執行步驟104，否則執行步驟103 ；步驟103 在本基站中保存或刪除標簽記錄。
對于相鄰基站發送過來的標簽記錄，有兩種情況，一種是車輛還沒有經過本基站， 這時需要保存該標簽記錄，以備如果車輛可能行駛到本基站采集到該標簽時要使用。另一種是車輛剛從本基站離開，離開后行使到的下一個基站發送過來的，這時需要刪除該標簽記錄。判斷依據可以根據該標簽記錄的基站列表中倒數第二個基站ID是否為本基站ID，如果是則表示該車輛剛經過本基站離開的，這時將該標簽記錄刪除，否則保存該標簽記錄。
步驟104 基站判斷標簽是否合法，如果不合法，則結束流程。
本步驟中，不合法的標簽包括兩種情況誤讀的非法標簽和重復采集的標簽。
誤讀的非法標簽當有不是用于自由流車輛收費的標簽進入基站的可讀區域時， 基站可以向中心服務器發送請求查詢是否可用于自由流車輛收費，但這樣會浪費大量的帶寬和服務器的計算資源。故本步驟中優選的方案是當基站采集到標簽后，通過該標簽的用途字節判斷是否用于自由流計費，如果不是，則直接將該標簽丟棄。
重復采集的標簽當一個車輛從進入基站可讀區域到離開基站的可讀區域，標簽可能被多次讀取采集到，基站在緩存中給每一個采集上來的合法標簽分配兩個字段，一個是標簽ID，一個是時間戳；當標簽被重復采集時，其時間戳必然很接近，故當同一標簽多次采集的時間戳的時間間隔小于某一最小值時，則將該標簽丟棄。
步驟105 進行數據處理根據標簽ID查詢是否存在標簽記錄，若不存在，則為該標簽新建一條標簽記錄并初始化標簽信息，若存在，則更新該標簽記錄，將自己的基站ID 添加到基站列表中。
優選地，在基站中，為了便于標簽的管理和計算，每一條標簽記錄包含以下字段
TagID 即標簽ID，用于記錄標簽的唯一標識碼；
TimeStamp 即時間戳，用于記錄最近采集到該標簽的時間；
BSID 即基站ID，用于記錄最近采集到該標簽的基站的唯一標識碼；
BSIDList 基站列表，用于記錄車輛經過的所有基站的基站ID。
步驟106 向相鄰的基站組播標簽記錄。
本步驟中，可以向所有的相鄰基站組播該標簽的標簽記錄。為了節省空中資源，也可以在基站根據路口節點的情況配備不同數量的天線，天線根據車輛的運行方向判斷出可能行駛到相鄰基站，只向車輛運行的前一個基站和可能運行到相鄰基站組播該標簽記錄， 這樣可以減少組播的基站數量。
步驟107 判斷是否超過預設的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息，如果是，則執行步驟108，否則刪除該標簽記錄，結束流程；
本步驟中，基站判斷該標簽記錄的時間戳T，將其與當前時間Tl進行此較，若Tl-T >最大時間間隔，則說明該車輛已經離開的收費區域，此時基站將此標簽信息列表發送到數據服務器。
步驟108 將該標簽記錄發送到數據服務器，并刪除該標簽記錄。
標簽信息中存儲了所屬的數據服務器ID，基站中存儲了每個數據服務器的IP地址，基站301根據該標簽所對應的數據服務器的IP地址上報標簽記錄。
步驟109 數據服務器收到該標簽記錄后，根據該標簽紀錄的基站列表中各個基站之間的距離計算車輛行駛距離和收費金額。
本步驟中，車輛行駛距離即為各個基站之間的距離之和。
本發明實施例通過在城市公路的交通節點設置基站，車輛經過基站所覆蓋的位置時不用停車，利用基站之間的標簽信息的傳遞與交換，實現了在復雜路徑下跟蹤車輛的運行路徑，從而計算車輛的行駛距離進行收費。實施例二如圖2所示是本發明實施例一的自由流車輛計費基站模塊結構圖，包括標簽采集模塊201、標簽清洗模塊202、數據處理模塊203、廣播模塊204和上報模塊205，其中標簽采集模塊201，用于采集過往車輛上的標簽；標簽清洗模塊202，用于過濾標簽采集模塊采集到的非法標簽；數據處理模塊203，用于針對每一個合法的標簽，查詢緩存中是否存在該標簽的標簽紀錄，如果不存在，則新建一條標簽記錄并初始化值；如果存在，則在該標簽記錄中的基站列表中增加本基站ID ；廣播模塊204，用于將數據處理模塊203處理后的標簽記錄組播給相鄰基站；上報模塊205，用于將超過預定的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息時，將該標簽記錄發送到數據服務器。優選地，基站還包括接收模塊206，用于接收相鄰基站的組播消息，并保存或刪除標簽記錄；優選地，為了節省空中資源，基站還包括根據路口節點的情況配備不同數量的天線，當標簽被采集上來后，天線根據車輛的運行方向判斷出可能行駛到相鄰基站，只向車輛運行的前一個基站和可能運行到相鄰基站組播該標簽記錄，這樣可以減少組播的基站數量。優選地，為了確保數據的準確性，標簽清洗模塊202還包括第一過濾單元和第二過濾單元，其中第一過濾單元，用于通過標簽中的用途字節來過濾不是用于自由流車輛計費的標簽；第二過濾單元，用于通過采集時間間隔來過濾重復采集的標簽。優選地，為了便于標簽的管理和統計，紀錄至少包括以下信息用于唯一標識該標簽的標簽ID，用于記錄該標簽被采集的最后時間的時間戳，以及用于記錄該標簽所經過的所有基站的基站列表。本發明實施例利用基站之間的標簽信息的傳遞與交換，實現了在復雜路徑下跟蹤車輛的運行路徑，從而計算車輛的行駛距離進行收費。再次，根據本發明實施例對標簽數據格式的定義和使用組播的方式進行信息交互盡可能的避免了臟數據和泛洪的產生，節省了帶寬了服務器計算資源。實施例三如圖3所示是本發明實施例三的自由流車輛計費系統架構示意圖，該系統包括基站301、數據服務器302和中心服務器303，其中基站301 用于過往車輛的標簽采集，標簽清洗，數據處理、數據廣播以及數據上報。需要說明的是，本發明實施例一和實施例二中的基站相關的所有方案都可以適用到本發明實施例中，這里不再重述具體內容。數據服務器302 用于存儲車輛標簽信息和基站上報的標簽記錄，并根據標簽記錄的基站列表中各基站的距離計算車輛行駛距離和收費金額；
具體地，數據服務器302可為多個獨立的子系統，每個子系統提供相同的功能，劃分的依據是不同子系統所管理的標簽不同。標簽中存儲了所屬的數據服務器ID，基站301 中存儲了每個數據服務器的IP地址，基站301根據該標簽所對應的數據服務器的IP地址上報標簽記錄。數據服務器提供了車輛信息，車輛行駛的歷史標簽記錄，當有基站301上報標簽記錄時，服務器會存儲該標簽記錄，并根據基站節點的列表算出車輛行駛的距離和扣款額度。
中心服務器303 用于對基站301和數據服務器302進行網絡管理。
例如，中心服務器303提供基站301進行配置，拓撲，告警等功能，同時會維護多個基站301之間、基站301與數據服務器302之間的交互列表，當數據服務器302的地址發生變化時，中心服務器303會采用廣播的方式將最新的地址信息發送到各個基站301，若某個基站301的地址發生變化時，中心服務器會將該消息以組播的方式發送給與該基站相關聯的基站。
此外，中心服務器303還為用戶提供統一的服務接口，根據用戶輸入的標簽ID選擇不同的數據服務器302與用戶進行交互。簡單的說，對于和客戶的交互，該模塊提供的是一個路由的功能。
優選地，為了防止故障，該系統還包括與數據服務器對應的備份服務器304，用于備份數據服務器，當數據服務器發生故障或軟件升級時，替代數據服務器302與基站301連接并進行正常的業務。
例如，當完成交易后，數據服務器302會與備份服務器304進行備份操作，為了不影響數據服務器與基站的正常交互，數據服務器302與備份服務器304的同步可以選擇系統空閑時進行。當數據服務器發生故障或軟件升級時，備份服務器304替代數據服務器302 與基站301連接并進行正常的業務。此外，該模塊會啟動一個監聽，該監聽的目的是收到數據服務器302恢復的消息后，備份服務器304會主動的與數據服務器302進行數據同步，同步完成后，通知所有基站301將交互對象恢復為數據服務器302。
本發明實施例利用基站之間的標簽信息的傳遞與交換，實現了在復雜路徑下跟蹤車輛的運行路徑，從而計算車輛的行駛距離進行收費。其次，本專利中標簽的作用就是標識車輛，其它信息都存放在數據庫中，這樣既減輕了使用有源標簽所帶來的經濟負擔，又解決了無源標簽的安全問題。
上述說明示出并描述了本發明的一個優選實施例，但如前所述，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種自由流車輛計費方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A、基站采集過往車輛的標簽信息；步驟B、基站過濾非法標簽后，針對每一個合法的標簽，查詢緩存中是否存在該標簽的標簽紀錄，如果不存在，則新建一條標簽記錄并初始化值，如果存在，則在該標簽記錄的基站列表中增加本基站ID ；步驟C、將該標簽記錄組播到相鄰基站；步驟D、如果收到其它基站組播的該標簽的標簽記錄，則刪除該標簽記錄，結束流程； 如果超過預設的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息，則將該標簽記錄發送到數據服務器，并刪除該標簽記錄。步驟E、數據服務器根據該標簽紀錄的基站列表中各個基站之間的距離計算車輛行駛距離和收費金額。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站過濾非法標簽包括通過標簽中的用途字節過濾不是用于自由流車輛計費的標簽，以及通過采集時間間隔過濾重復采集的標簽。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包述基站收到相鄰基站組播的該標簽記錄并保存。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述標簽記錄包括以下信息 標簽ID，用于記錄該標簽的唯一標識碼；基站ID，用于記錄最近采集到該標簽的基站的唯一標識碼； 時間戳，用于記錄最近采集到該標簽的時間； 基站列表，用于記錄車輛經過的所有基站的基站ID。
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述相鄰基站為該標簽記錄的基站列表中的前一個基站，以及根據天線判斷出的車輛可能行使到的下一個基站。
6.一種自由流車輛計費基站，其特征在于，所述基站包括標簽采集模塊、標簽清洗模塊、數據處理模塊、廣播模塊和上報模塊，其中所述標簽采集模塊，用于采集過往車輛上的標簽； 所述標簽清洗模塊，用于過濾標簽采集模塊采集到的非法標簽； 所述數據處理模塊，用于針對每一個合法的標簽，查詢緩存中是否存在該標簽的標簽紀錄，如果不存在，則新建一條標簽記錄并初始化值；如果存在，則在該標簽記錄中的基站列表中增加本基站ID ；所述廣播模塊，用于將標簽記錄組播到相鄰基站；所述上報模塊，用于將超過預定的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息時，將該標簽記錄發送到數據服務器。
7.根據權利要求6的所述的基站，其特征在于，所述基站還包括接收模塊，用于接收相鄰基站的組播消息，并保存或刪除對應的標簽記錄。
8.根據權利要求6的所述的基站，其特征在于，所述基站還包括根據路口設置的天線， 用于判斷車輛可能行駛的下一個相鄰基站。
9.根據權利要求6的所述的基站，其特征在于，所述標簽清洗模塊還包括第一濾單元和第而過濾單元，其中所述第一過濾單元，用于根據采集的標簽中的用途字節來過濾不是用于自由流車輛計 費的標簽；所述第二過濾單元，用于根據采集時間間隔來過濾重復采集的標簽。
全文摘要
本發明公開了一種自由流車輛計費方法、基站及系統，屬于無線通訊和射頻識別技術領域。該方法包括基站采集過往車輛的標簽信息，針對每一個合法的標簽，在該標簽記錄的基站列表增加本基站ID，并將其組播到相鄰基站；如果超過預設的時間間隔閾值沒有收到該標簽的組播消息，則將該標簽記錄發送到數據服務器，數據服務器根據該標簽記錄的基站列表中各個基站之間的距離計算行駛距離和收費金額。采用本發明實施例，通過在城市公路的交通節點設置基站，利用基站之間的標簽信息的傳遞與交換，實現了在復雜路徑下跟蹤車輛的運行路徑，從而計算車輛的行駛距離并進行收費。
文檔編號G07B15/06GK102521890SQ201110370840
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者朱睿 申請人:天津中興軟件有限責任公司