專利名稱：基于低頻磁場的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車不停車收費(fèi)系統(tǒng)中利用低頻電磁波近區(qū)感應(yīng)場中低頻磁場進(jìn) 行信息交互的方法。這是一種具備高通訊可靠性、良好信息保密性以及突出經(jīng)濟(jì)性的 不停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明內(nèi)容可廣泛應(yīng)用于道路、停車場等處的不停 車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計。
背景技術(shù)：
隨著車輛保有量快速增長，各種公共道路和交通設(shè)施負(fù)荷也呈持續(xù)增長趨勢，擁 堵現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，尤其是在普通公路收費(fèi)站點(diǎn)、高速公路入口、出口收費(fèi)站點(diǎn)附近擁 阻問題更是非常突出。收費(fèi)站點(diǎn)收費(fèi)操作效率不高是造成附近擁阻、車輛通過率低的 直接原因。雖然道路交通管理部門也試圖通過多種措施簡化、加快收費(fèi)結(jié)算過程，例 如通過使用交通IC卡、使用銀行卡來避免現(xiàn)金結(jié)算而導(dǎo)致的冗長過程，甚至釆取收卡免費(fèi)放行來提高通過率，但這些措施都無法從根本上解決車輛通過收費(fèi)站點(diǎn)時"停車、 交卡、結(jié)算、放行"而導(dǎo)致的低通過率問題。受經(jīng)濟(jì)因素以及公路管理要求的制約， 在未來很長時間內(nèi)公路收費(fèi)站點(diǎn)不可能全部取消，那么要克服收費(fèi)站點(diǎn)造成的擁阻瓶 頸問題，最有效技術(shù)手段之一就是采用不停車收費(fèi)系統(tǒng)。在世界范圍內(nèi)，基于不同的技術(shù)基礎(chǔ)提出了 一些不同形式的不停車收費(fèi)系統(tǒng)，例如基于全球定位系統(tǒng)(GPS)的、 基于路邊分布微波發(fā)射站點(diǎn)的、基于集成IC卡的等等，但這些系統(tǒng)大多沒有真正投入 使用，原因就在于其經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及信息保密性往往無法兼顧。例如車輛使用交 通IC卡或銀行卡自動結(jié)算時則上述系統(tǒng)的保密性從原理上就無法滿足要求，原因在于 上述系統(tǒng)中收費(fèi)站點(diǎn)固定終端和車載移動終端之間使用高頻乃至微波通訊方式進(jìn)行信 息交互，通訊內(nèi)容很容易被偵聽或被干擾，而且高頻收發(fā)設(shè)備相對昂貴，正是因為上 述的原因雖然類似系統(tǒng)在歐洲高速公路收費(fèi)中已經(jīng)有小范圍應(yīng)用，但也沒有普及。要 實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，車載移動終端和收費(fèi)站點(diǎn)固定終端間就有相對運(yùn)動速度要求(典型 地大于10m/s),那么使用負(fù)載調(diào)制技術(shù)的IC卡自動繳費(fèi)方式(如無人售票公交或地鐵 進(jìn)出口閘機(jī)的IC卡繳費(fèi))也無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠交互。本專利的目的就是要提出一種能 夠兼顧經(jīng)濟(jì)性、可靠性和保密性要求的技術(shù)手段，促進(jìn)不停車收費(fèi)系統(tǒng)能夠真正大規(guī) 模地普及應(yīng)用，有效解決道路收費(fèi)站點(diǎn)和其他公共交通設(shè)施收費(fèi)站點(diǎn)因收費(fèi)操作效率 低而導(dǎo)致的車輛擁阻問題。要實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)操作，通過無線方式進(jìn)行信息傳遞是必然的選擇，但造成上述系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性、可靠性和保密性比較差的一個關(guān)鍵原因恰恰是它們都使用高頻乃至 微波信號進(jìn)行全部或部分信息傳輸以及固定終端和移動終端間的相對運(yùn)動。要解決上 述的矛盾，還需要從分析電磁波空間傳播特性開始。根據(jù)電磁場的工作原理，從發(fā)射源到周圍空間的電磁波可分成兩部分 一部分是發(fā)射源附近的近區(qū)感應(yīng)場(離發(fā)射源 距離r〈；i/2;r，義-電磁波長)，其中的電磁能量不向外輻射，而是在發(fā)射源和感應(yīng)場之 間通過空間往返交換；另 一部分是在感應(yīng)場以外的遠(yuǎn)區(qū)輻射場(離發(fā)射源距離 r>/l/2;r)，輻射場的電磁能量是完全輻射出去的。在感應(yīng)場中，占主導(dǎo)地位的電場強(qiáng) 度或磁場強(qiáng)度的分布隨距離變化非常顯著，按照l/r3 (60dB/10倍距離)的規(guī)律衰減， 而在遠(yuǎn)區(qū)場中則是按照l/r (20dB/10倍距離)的規(guī)律衰減，即在近區(qū)場中電磁場強(qiáng)度 衰減遠(yuǎn)比遠(yuǎn)區(qū)場要顯著。根據(jù)天線理論，電磁波發(fā)射天線的電長度//2越小，其遠(yuǎn)區(qū)場 輻射能力越差；在發(fā)射天線尺寸確定條件下，使用低頻(大波長)無線信號傳遞信息 就可有效減小遠(yuǎn)區(qū)場輻射。同時，結(jié)合近區(qū)場場強(qiáng)快速衰減特性(60dB/10倍距離)， 通過降低發(fā)射功率也可以把近區(qū)場內(nèi)有效接收距離控制在一個很小的范圍內(nèi)(例如1 米之內(nèi))，這樣還可進(jìn)一步降低遠(yuǎn)區(qū)場輻射。從信息保密角度出發(fā)，要求遠(yuǎn)區(qū)場輻射強(qiáng) 度應(yīng)盡可能地小，使得具有常規(guī)接收靈敏度(典型地-120dBm)的無線電接收機(jī)在收 費(fèi)站點(diǎn)可控距離(典型地100m)之外無法有效接收到信號。既然要求遠(yuǎn)場信號強(qiáng)度微 弱到不可接收，且要完成移動狀態(tài)下車輛與收費(fèi)站點(diǎn)之間的可靠信息交互，那么就考收費(fèi)系統(tǒng)中車輛通行速度是一 個關(guān)鍵指標(biāo)，如果要使用近區(qū)感應(yīng)場可靠地進(jìn)行信息傳 遞，信息傳遞速率和車輛通行速度也是一對需要解決的矛盾。本發(fā)明的目的就是提出 一套完全利用近區(qū)感應(yīng)場在站點(diǎn)固定終端和車栽移動終端間有效傳遞信息的系統(tǒng)設(shè)計 和實(shí)i見方法。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中車載移動終端2布置在汽車1底盤下，收費(fèi)站點(diǎn)的固定終 端4布置在車道路面7之上，移動終端和固定終端在低頻電磁波的近區(qū)感應(yīng)場中互以 低頻磁場發(fā)射、電感耦合接收的方式進(jìn)行信息傳遞。固定終端4通過發(fā)射線圏5發(fā)射 低頻磁場3,移動終端2通過接收線圈6接收低頻磁場；移動終端2中低頻磁場的發(fā) 射以及固定終端4中低頻磁場的接收也由各自內(nèi)部相應(yīng)電感線團(tuán)完成。固定終端和移 動終端之間利用固定終端呼叫、移動終端應(yīng)答的半雙工機(jī)制進(jìn)行信息交互。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的選定一個低頻磁場3的載波頻率(典型地選頻率/《 135kHz,波長D2222m)以及移動終端2和固定終端4之間的工作距離(典型地選r《 lm)，此頻率電磁波長比發(fā)送天線和接收天線間的距離要大很多倍(X>>r)，那么固定終端和移動終端都工作在彼此發(fā)射信號的近區(qū)感應(yīng)場范圍內(nèi)，二者之間就利用感性耦 合方式進(jìn)行信息交互，在本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)例中從固定終端到移動終端信息的傳遞就是通 過低頻磁場3實(shí)現(xiàn)的。在收費(fèi)站點(diǎn)可控制范圍內(nèi)，完全通過低頻磁場進(jìn)行固定終端和 移動終端間信息傳遞，從而解決了通訊保密性問題。利用車輛行駛時與地面貼近的條 件將固定終端4布置在車道中間，而把移動終端2固定在汽車1底盤下。移動終端2 和固定終端4都采用低頻發(fā)射線圏和接收線圈布置在一個緊湊殼體內(nèi)的集成布置方 式，而且都工作在主動發(fā)射/主動接收的半雙工工作模式下，即固定終端工作在一個"發(fā) 送信息-接收信息-處理信息-再發(fā)送信息"的循環(huán)中，而移動終端工作在一個"接收信 息-處理信息-發(fā)送信息-再接收信息"的工作循環(huán)中，而且相互之間都遵循一個固定終 端呼叫、移動終端應(yīng)答的"呼叫-應(yīng)答"機(jī)制進(jìn)行信息交互，這樣就解決了信息傳遞可 靠性問題。為系統(tǒng)簡化和降低成本計，在汽車車身1底部只布置一組移動終端2，但 在車道路面上沿車輛行駛方向可以布置一組固定終端4或多組同步工作的擴(kuò)展固定終 端，布置多組固定終端可以擴(kuò)大移動終端和固定終端之間空間重合距離和感性耦合時 間，這樣就解決了信息傳遞速率和車輛通行速度之間矛盾。移動終端2和固定終端4 之間通過低頻磁場傳遞收費(fèi)公路入口/出口站點(diǎn)信息、交通IC卡信息、銀行卡信息、 繳費(fèi)金額以及扣款余額等等。路面固定終端4把獲得的IC卡信息、銀行卡信息傳送到 固定終端控制器27并進(jìn)而通過收費(fèi)站通訊網(wǎng)絡(luò)傳送到結(jié)算中心計算機(jī)28;使用交通 IC卡作為繳費(fèi)載體時，車載移動終端2把獲得的信息傳送到移動終端控制器22并進(jìn) 而發(fā)送到車載讀卡器20對IC卡進(jìn)行扣款操作。與復(fù)雜的高頻設(shè)備相比，低頻磁場信 號的發(fā)送/接收設(shè)備軟硬件設(shè)計和實(shí)現(xiàn)都相對簡單，所以本發(fā)明提出的設(shè)計方法也具備 良好的經(jīng)濟(jì)性和可實(shí)現(xiàn)性。


圖1為近區(qū)感應(yīng)場電感耦合工作原理圖 圖2為固定終端結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為固定終端和移動終端半雙工工作時序圖 圖4為不停車收費(fèi)系統(tǒng)原理圖。 圖5為收費(fèi)道路入口系統(tǒng)操作流程圖 圖6為收費(fèi)道路出口系統(tǒng)操作流程圖 圖7為車載系統(tǒng)操作流程圖 圖中各標(biāo)號所表示的意義如下1. 汽車2. 移動終端3. 低頻磁場4. 固定終端5. 固定終端低頻發(fā)射線圈6. 移動終端低頻接收線圈7. 車道路面8. 防水密封塑料殼體9. 電源模塊10. 防水插座11. 單片機(jī)12. 固定終端低頻發(fā)射線圈13. 并聯(lián)諧振選頻電容14. 接收解調(diào)模塊15. 通訊模塊16. 發(fā)射驅(qū)動模塊17. 串聯(lián)諧^展選頻電容18. 印刷線3各板19. 信息顯示單元20. 交通IC卡讀卡器21. 信息輸入鍵盤22. 移動終端控制器23. 車輛駛?cè)雮鞲衅?4. 前擴(kuò)展固定終端25. 后擴(kuò)展固定終端26. 收費(fèi)控制計算機(jī)27. 固定終端控制器28. 結(jié)算中心計算機(jī)具體實(shí)施方式
移動終端2和固定終端4在低頻電磁波的近區(qū)感應(yīng)場中互以電感耦合接收加主動發(fā)射方式進(jìn)行信息傳遞的實(shí)現(xiàn)例如圖1所示。在本實(shí)現(xiàn)例中選取125kHz正弦波作為低頻載波信號(波長^=2400111)，選用3.9kb/s (位時間t=25^s)曼徹斯特編碼(ManchesterCode)對載波信號進(jìn)行振幅鍵控(ASK)調(diào)制。將車載移動終端2布置在汽車1底盤下中央位置，將固定終端4布置在車道路面7上車道中央位置，以保證車輛駛過時固定終端和移動終端有比較長的有效耦合時間。為了得到最佳的耦合效果，在移動終端和固 定終端布置中要保證固定終端4內(nèi)低頻磁場發(fā)射線圈5的軸線和移動終端2內(nèi)低頻磁 場接收線團(tuán)6的軸線都與車軸平行，同樣地固定終端4內(nèi)低頻磁場接收線團(tuán)12的軸線 和車載移動終端內(nèi)低頻磁場發(fā)射線圈的軸線也要與車軸平行，且上述線圏軸線都與路 面7平行。當(dāng)車載移動終端2運(yùn)動到地面固定終端4發(fā)射的低頻磁場范圍內(nèi)時，移動 終端接收線圈6將耦合固定終端低頻發(fā)送線圈5發(fā)出的磁場3，從而獲得地面固定終 端發(fā)出的信息。同樣地面固定終端的接收線圏通過耦合移動終端低頻發(fā)射線圈發(fā)射的 磁場而獲得移動終端發(fā)送的信息。在本發(fā)明中對固定終端和移動終端低頻磁場收發(fā)的功能要求是一 致的，所以在實(shí) 施例中固定終端和移動終端的結(jié)構(gòu)也是一樣的，如圖2的固定終端結(jié)構(gòu)示意圖所示， 其中上部為主枧示意圖，下部為俯視示意圖。本結(jié)構(gòu)中的單片機(jī)ll為控制中心，控制 此終端中各個電子部件的運(yùn)作，低頻磁場發(fā)射線團(tuán)5在低頻發(fā)射驅(qū)動電路16的驅(qū)動下發(fā)射經(jīng)過調(diào)制的低頻磁場，其中低頻磁場發(fā)射線圏5和電容n組成一個串聯(lián)諧振選頻電路；低頻接收線圈12把感應(yīng)到的低頻磁場信號轉(zhuǎn)化為電壓信號傳送給低頻接收解調(diào) 模塊14，低頻接收解調(diào)模塊把解調(diào)后的信號傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，低頻接收線圈12 和電容13組成一個并聯(lián)諧振選頻電路；電源模塊9從防水插座10中相應(yīng)電源針腳獲 得電能并進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換、濾波，為整個終端提供電能；通訊模塊15在單片機(jī)11的控 制下通過防水插座10中的通訊針腳和外部進(jìn)行通訊。所有上述功能組件都安裝在印刷 線路板18上，印刷線路板和所有功能部件封裝在防水密封塑料殼體8之中。為了節(jié)約終端的安裝空間，其中的電子元器件和低頻磁場發(fā)射/接收線圈布置在一 個尺寸緊湊的殼體8中。為了避免收發(fā)信號的相互干擾，固定終端和移動終端中低頻 磁場收發(fā)按照如下邏輯設(shè)計接收信息時不發(fā)送信息，發(fā)送信息時不接收信息，即接 收和發(fā)送在時間上錯開進(jìn)行(半雙工方式)，而且信息幀的開始和停止都由多個標(biāo)志信息位進(jìn)行標(biāo)示。信息收發(fā)時序如圖3所示，首先固定終端在信息發(fā)送時隙7;內(nèi)發(fā)送低 頻呼叫信息，信息發(fā)送完畢后立即進(jìn)入接收時隙7;,信息接收完—畢后進(jìn)入信息處理時 隙？；，信息處理完畢后再進(jìn)入信息發(fā)送時隙？;.。對于移動終端而言則是首先運(yùn)行在 接收時隙7;,以接收固定終端發(fā)送的信息，接收到信息停止位后進(jìn)入信息處理時隙 信息處理完畢后進(jìn)入發(fā)送時隙？；,發(fā)送相應(yīng)信息，發(fā)送完畢后再進(jìn)入接收時隙7;一就 這樣固定終端工作在一個"發(fā)送信息-接收信息-處理信息-再發(fā)送信息"的循環(huán)中，而 移動終端工作在一個"接收信息-處理信息-發(fā)送信息-再接收信息"的循環(huán)中，而且相 互之間都遵循一個固定終端呼叫、移動終端應(yīng)答的"呼叫-應(yīng)答"機(jī)制直到信息交互完 畢。本發(fā)明的一個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)例如圖4所示。整個系統(tǒng)分為路面固定終端系統(tǒng)和車栽移8動終端系統(tǒng)。收費(fèi)站收費(fèi)道路入口的固定終端系統(tǒng)和收費(fèi)道路出口的固定終端系統(tǒng)程 序操作流程不一樣但硬件構(gòu)成是完全一致的，都包括車輛駛?cè)雮鞲衅?3、固定終端4、 前擴(kuò)展固定終端24、后擴(kuò)展固定終端25、收費(fèi)控制計算機(jī)26、固定終端控制器"以 及結(jié)算中心計算機(jī)28。車輛駛?cè)雮鞲衅?3的作用是監(jiān)測到車輛駛?cè)牒蟀l(fā)送信號給固 定終端控制器27以啟動信息交互過程；如果采用固定終端持續(xù)發(fā)送問詢信息的方式來 監(jiān)測車輛駛?cè)雱t可不用此傳感器。其中前擴(kuò)展固定終端24和后擴(kuò)展固定終端25為擴(kuò) 大固定終端和移動終端低頻磁場耦合時間而增設(shè)；按照耦合時間長短要求不同，可在 車道上布置一個或多個固定終端，而且所有固定終端在控制器的控制下同步工作。多 終端布置時各個終端之間的距離需要根據(jù)終端發(fā)射的低頻磁場場強(qiáng)以及低頻接收敏感 度進(jìn)行確定，例如，典型地設(shè)計在發(fā)射線圈軸線中點(diǎn)垂線方向上距離發(fā)射線圈lm處 的低頻磁場發(fā)射強(qiáng)度為50-60dB|oA/m，低頻接收敏感度優(yōu)于50 dB)aA/m,則布置距離 可設(shè)為lm。在固定終端之間距離為lm的情況下，固定終端4、前擴(kuò)展固定終端24和 后擴(kuò)展固定終端25所形成的有效低頻磁場耦合長度至少為3m。假定固定終端和移動 終端在3m耦合距離內(nèi)傳遞200個二進(jìn)制信息位(bit),位時間為256|as,同時把4個信 息處理時隙(8.8ms)計入，則一個完整信息交互周期是60ms;為保證信息可靠傳遞， 信息平均可發(fā)送2次，則信息交互周期為120ms,即車輛120ms時間內(nèi)運(yùn)動3m的距離， 那么車速就是25m/s(90km/h)，這樣一個車速完全可以避免站點(diǎn)擁阻的目的。固定終 端控制器27控制所有固定終端的同步工作并負(fù)責(zé)與收費(fèi)控制計算機(jī)26之間的信息溝 通；從功能實(shí)現(xiàn)角度，固定終端控制器和收費(fèi)控制計算機(jī)也可以整合為一臺綜合控制 裝置。收費(fèi)控制計算機(jī)26根據(jù)固定終端控制器27發(fā)送過來的信息計算出收費(fèi)金額并 回傳給固定終端控制器，并把收到的交通IC卡或銀行卡的信息發(fā)送給結(jié)算中心計算機(jī) 28。結(jié)算中心計算機(jī)28負(fù)責(zé)交通IC卡金額備案控制以及銀行卡的結(jié)算。為了提高收 費(fèi)站點(diǎn)不停車匝道的通過率，可在收費(fèi)道路出口匝道上布置多套上述系統(tǒng)， 一方面可 實(shí)現(xiàn)車輛多點(diǎn)分布收費(fèi)，另外方面也可以起預(yù)警作用；如果交通IC卡內(nèi)金額小于繳費(fèi) 金額(或銀行卡存在問題)則提醒駕駛員盡早切換到人工收費(fèi)通道。收費(fèi)道路入口站點(diǎn)固定終端系統(tǒng)的工作流程如圖5所示。本流程的繳費(fèi)載體為交 通IC卡。系統(tǒng)啟動后車輛駛?cè)雮鞲衅?3監(jiān)測是否有車輛駛?cè)?，監(jiān)測到車輛駛?cè)牒罂?制器27驅(qū)動固定終端4、前擴(kuò)展固定終端24和后擴(kuò)展固定終端25發(fā)送入口站點(diǎn)信息， 發(fā)送完畢后進(jìn)入接收時隙接收駛?cè)胲囕v的交通IC卡信息；如果沒有收到IC卡信息則 提醒駕駛員領(lǐng)取人工繳費(fèi)卡；如果接收到IC卡信息則把此信息傳送到收費(fèi)控制計算機(jī) 26，收費(fèi)控制計算機(jī)把IC卡信息發(fā)送到結(jié)算中心計算機(jī)28,入口站點(diǎn)登記流程結(jié)束。收費(fèi)道路出口站點(diǎn)固定終端系統(tǒng)的工作流程如圖6所示。系統(tǒng)啟動運(yùn)行后車輛駛 入23傳感器監(jiān)測是否有車輛駛?cè)?，得到車輛駛?cè)胄盘柡蠊潭ńK端控制器27驅(qū)動固定終端4、前擴(kuò)展固定終端24和后擴(kuò)展固定終端25發(fā)送出口站點(diǎn)信息，發(fā)送完畢后進(jìn) 入接收時隙接收駛?cè)胲囕v存儲的入口站點(diǎn)和繳費(fèi)狀況信息，收到入口站點(diǎn)和繳費(fèi)狀況 信息后判斷是否在本站點(diǎn)已經(jīng)繳費(fèi)完畢；如果已經(jīng)繳費(fèi)完畢則立即結(jié)束此繳費(fèi)過程， 如果還沒有激費(fèi)則收費(fèi)控制計算機(jī)26立即計算繳費(fèi)金額并由固定終端控制器27驅(qū)動 固定終端把繳費(fèi)金額發(fā)送給車輛移動終端2，發(fā)送完畢后進(jìn)入接收時隙接收從移動終 端反饋回來的IC卡信息，固定終端控制器得到IC卡信息后把信息傳送給收費(fèi)控制計 算機(jī)，收費(fèi)控制計算機(jī)隊對卡內(nèi)金額進(jìn)行判斷；如果卡內(nèi)余額大于繳費(fèi)金額，則立即 把IC卡信息傳送給結(jié)算中心計算機(jī)進(jìn)行記錄備案；如果卡內(nèi)余額小于繳費(fèi)金額則立即 對車輛車牌進(jìn)行拍照，并把信息傳送給結(jié)算中心，以便根據(jù)車牌信息進(jìn)行欠費(fèi)追繳。 在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，除了通過車牌拍照進(jìn)行欠費(fèi)追繳的辦法外，車輛是否放行也可以通過 在收費(fèi)站點(diǎn)匝道出口設(shè)置一臺高速自動閘機(jī)來實(shí)現(xiàn)，完成繳費(fèi)的車子快速放行，未完 成繳費(fèi)試圖闖卡的車子將被阻擋;在設(shè)計中上述兩種繳費(fèi)控制方式也可以組合使用。在本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)例圖4中，移動終端系統(tǒng)包括布置在汽車1底盤下中間位置 的移動終端2、布置在車內(nèi)的移動終端控制器22、信息顯示單元19、交通TC卡讀卡 器20以及信息輸入鍵盤21 。其中位于車底的移動終端2通過低頻磁場與固定終端4、 前擴(kuò)展固定終端24和后擴(kuò)展固定終端25進(jìn)行信息交互；信息顯示單元19在控制器22 的控制下顯示繳費(fèi)金額、卡內(nèi)余額以及可能的變換收費(fèi)通道信息提示；對于具體的車 型設(shè)計，顯示單元19亦可集成在車載組合儀表或收音機(jī)屏幕等其他可顯示信息的顯示 器中。交通IC卡讀卡器20在控制器22的控制下進(jìn)行讀卡、扣款等操作；信息輸入鍵 盤22供用戶輸入銀行卡號、密碼等數(shù)字信息之用，移動終端控制器把這些信息加密存 儲后在需要的時候通過移動終端反饋給固定終端系統(tǒng)。車載移動終端系統(tǒng)的工作流程如圖7所示。本流程中繳費(fèi)載體也是交通I(:卡。車 栽系統(tǒng)啟動后在移動終端控制器22的控制下首先通過移動終端2接收入口站點(diǎn)信息， 接收到入口站點(diǎn)信息后移動終端控制器把它存儲并顯示在信息顯示單元19上；隨后把 IC卡的信息通過移動終端發(fā)送出去并把卡內(nèi)余額也顯示在信息顯示單元19上以提醒 駕駛員注意卡內(nèi)金額；上述操作完畢后移動終端控制器控制移動終端進(jìn)入接收時隙， 接收出口站點(diǎn)信息；接收到出口站點(diǎn)信息后移動終端控制器22立即把入口站點(diǎn)和繳費(fèi) 狀況信息通過移動終端2發(fā)送給固定終端；如果在本站點(diǎn)已經(jīng)繳費(fèi)完畢則立即結(jié)束繳 費(fèi)過程；如果還未繳費(fèi)則進(jìn)入接收時隙，接收固定終端發(fā)送的繳費(fèi)金額信息；接收到 繳費(fèi)金額信息后判斷卡內(nèi)余額是否大于繳費(fèi)金額，如果大于繳費(fèi)金額則執(zhí)行扣款操作， 并把扣款金額和卡內(nèi)余額通過顯示單元19顯示出來，上述操作執(zhí)行完畢后發(fā)送IC卡 信息給固定終端；如果卡內(nèi)余額小于繳費(fèi)金額則不執(zhí)行扣款操作，而是通過顯示單元 提醒駕駛員變換到人工收費(fèi)通道繳費(fèi)通行。
權(quán)利要求
1.一種汽車不停車收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征是完全利用低頻電磁波近區(qū)感應(yīng)場中的低頻磁場進(jìn)行信息交互。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)計方法，其特征還在于移動終端和固定終端在低頻電磁波的近區(qū)感應(yīng)場中互以低頻磁場發(fā)射、電感耦合 接收的方式進(jìn)行信息傳遞。
3. 如;f又利要求2所述的設(shè)計方法，其特j正還在于車載移動終端和路面固定終端之間遵循一個固定終端呼叫、移動終端應(yīng)答的"呼 叫-應(yīng)答"半雙工交互4幾制。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)半雙工工作機(jī)制，其特征還在于 固定終端和移動終端發(fā)送的信息幀中有專門的信息結(jié)束標(biāo)志位來標(biāo)示信息幀的結(jié)束，且固定終端和移動終端接收信息完畢后都有一個信息處理時隙以便處理接收到的 信息。
5. 車載移動終端和路面固定終端的結(jié)構(gòu)特征在于二者都采用低頻發(fā)射線圈和低頻接收線圈布置在一個殼體內(nèi)的集成結(jié)構(gòu)。
6. 采用權(quán)利要求5所述結(jié)構(gòu)的移動終端和固定終端，其特征還在于 移動終端布置在汽車底盤下，而固定終端布置在車道路面上。
7. 車載移動終端系統(tǒng)的特征在于系統(tǒng)包括移動終端、移動終端控制器、信息顯示單元、交通IC卡讀卡器以及信息 輸入鍵盤。
8. 如權(quán)利要求7所述車載移動終端系統(tǒng)的特征還在于系統(tǒng)具有繳費(fèi)預(yù)警功能，即當(dāng)交通IC卡內(nèi)金額不足或銀行卡存在問題時提醒駕駛 員變換到人工收費(fèi)通道，人工繳費(fèi)后通行。
9. 路面固定終端系統(tǒng)的特征在于系統(tǒng)包括固定終端、固定終端控制器、收費(fèi)控制計算機(jī)、結(jié)算中心計算機(jī)。
10. 如權(quán)利要求9所述路面固定終端系統(tǒng)的特征還在于在路面上布置一個以上的固定終端以擴(kuò)展磁場作用范圍以及與移動終端的耦合時間。
11. 如;f又利要求9和10所述的^f各面固定終端系統(tǒng)，其特4正還在于 系統(tǒng)在收費(fèi)站匝道上多點(diǎn)布置，實(shí)現(xiàn)出口匝道分布多點(diǎn)繳費(fèi)。
12. 固定終端和移動終端信息交互的特征在于移動終端反饋的信息幀中攜帶繳費(fèi)狀況信息，利用此信息可避免收費(fèi)站出口匝道 多點(diǎn)重復(fù)收費(fèi)。
13. 整個不停車收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)控制特征在于采用按車牌拍照信息事后追繳欠費(fèi)和匝道出口高速自動閘機(jī)控制放行兩種方式對 車輛繳費(fèi)進(jìn)行控制；此二方式既可以分開使用，也可以組合使用。 14.如3又利要求9所述的路面固定終端系統(tǒng)，其特征還在于系統(tǒng)可對車載移動終端系統(tǒng)反饋的ic卡信息進(jìn)行登記核對和利用銀行卡信息進(jìn) 行結(jié)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車不停車收費(fèi)系統(tǒng)中完全利用低頻電磁波近區(qū)感應(yīng)場進(jìn)行信息交互的方法。在本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中車載移動終端2布置在汽車1底盤下，收費(fèi)站點(diǎn)的固定終端4布置在車道路面7之上，移動終端和固定終端在低頻電磁波的近區(qū)感應(yīng)場中互以低頻磁場發(fā)射、電感耦合接收的方式進(jìn)行信息傳遞。固定終端4通過發(fā)射線圈5發(fā)射低頻磁場3，移動終端2通過接收線圈6接收低頻磁場；移動終端2中低頻磁場的發(fā)射以及固定終端4中低頻磁場的接收也由各自內(nèi)部相應(yīng)電感線圈完成。固定終端和移動終端之間利用固定終端呼叫、移動終端應(yīng)答的半雙工機(jī)制進(jìn)行信息交互。本發(fā)明提出的設(shè)計方法實(shí)現(xiàn)了高通訊可靠性、良好信息保密性以及突出經(jīng)濟(jì)性的目的。
文檔編號G07B15/06GK101334903SQ200810039479
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者英 高 申請人:英 高