本實用新型涉及一種智能交通與物聯(lián)網(wǎng)領域中車輛收費的系統(tǒng)組件，特別是涉及一種停車電子收費系統(tǒng)組件。

背景技術：

目前，隨著城市汽車保有量迭創(chuàng)新高，可供車輛停放的道路資源一天比一天少，行車路況也是擁堵頻發(fā)，已引起社會各界高度重視，倡議使用類似高速公路ETC收費技術加快城市管理尤其是促進智慧交通建設的呼聲日益高漲。但是，囿于ETC技術的先天不足，相關設備轉(zhuǎn)化為適配于各種低速低成本、尤其是資源節(jié)約型、無人值守型靜態(tài)停車收費業(yè)務應用，尚需時日，為了滿足城市智慧交通建設的迫切需要，有必要提出一種立竿見影便民利民的快速解決方案。

現(xiàn)有發(fā)明專利“一種基于信息融合的智能交通人、車、路的信息處理方法及系統(tǒng)”（授權(quán)公告號：CN 102087786 B）所公開的技術方案，以不停車電子收費為著力點，對靜態(tài)停車電子收費處理場景下所特有的高精度低功耗少投入等業(yè)務需求，存在一定的方案設計盲點，有必要對路側(cè)設備視頻部分與射頻部分的架構(gòu)設計做進一步完善；現(xiàn)有發(fā)明專利“一種具有太陽能采集機制的路側(cè)設備”（授權(quán)公告號：CN 102881052 B）所公開的技術方案，并沒有針對靜態(tài)停車應用披露進一步的詳細優(yōu)化設計方案，是故有需要根據(jù)現(xiàn)有公開已知方案提出最新且最優(yōu)的解決方案；現(xiàn)有實用新型專利“車主Mkey”（授權(quán)公告號：CN 203165034 U）所公開的技術方案，其廣域人車路信息頻道處理單元不能適應于靜態(tài)停車對3米范圍內(nèi)精準喚醒的技術要求，也需要進行優(yōu)化改進。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題，在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提出一種停車電子收費系統(tǒng)組件。

本實用新型解決所述的技術問題可通過采用以下技術方案來實現(xiàn)：

設計、使用一種停車電子收費系統(tǒng)組件，包括：車位型路側(cè)設備RSE，車輛檢測器，非接觸式IC卡和/或車主Mkey，后端系統(tǒng)；所述車輛檢測器與所述車位型路側(cè)設備RSE或所述后端系統(tǒng)無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE與所述非接觸式IC卡和/或車主Mkey無線相連，與所述后端系統(tǒng)有線或無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE，是一種基于車位與所述非接觸式IC卡和/或車主Mkey進行無線通訊以實現(xiàn)停車扣費的專用設備，包括：太陽能自供電管理單元、處理器、無線通訊器及其收發(fā)天線、聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口及安全訪問模塊；所述處理器與所述無線通訊器及其收發(fā)天線、所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口有線連接，所述安全訪問模塊與所述處理器或所述無線通訊器有線相連，所述太陽能自供電管理單元與所述車位型路側(cè)設備RSE內(nèi)其它部件電連接；所述車輛檢測器，安裝于收費車位上，能對車輛的存在與否和/或移動方向進行檢測判斷，并通過無線方式提供車輛到達或離開信息到所述車位型路側(cè)設備RSE或所述后端系統(tǒng)，所述無線方式，包括：2.45GHz或300-928MHz特定頻段無線通訊，或NB-IOT、LPWAN；所述非接觸式IC卡，為可用于支付停車費用的非接觸式智能卡；所述車主Mkey，是一種可隨身攜帶或固定安裝于車內(nèi)的、通過無線空中接口與所述車位型路側(cè)設備RSE進行通訊從而能用于自動收費的車輛人員信息化設備，其包括：電源管理單元、智能卡安全芯片及與其有線相連的局域人車信息頻道處理單元，所述局域人車信息頻道處理單元包括：2.45GHz或300-928MHz特定頻段收發(fā)器，紅外或115-140KHz特定頻點喚醒器；所述后端系統(tǒng)，主要用于接收及匯總收費車位上所述車位型路側(cè)設備RSE及所述車輛檢測器所產(chǎn)生的各種過程信息，以進行數(shù)據(jù)處理、計時扣費、銀行結(jié)算處理。

作為本實用新型的一個改進，所述車位型路側(cè)設備RSE可通過增加與其內(nèi)部所述處理器有線相連的圖像傳感器組件，能現(xiàn)場抓拍車牌/車位圖像并傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)以作收費取證，或進一步由所述后端系統(tǒng)進行車牌識別和/或車位占位識別處理。

作為本實用新型的又一個改進，所述車位型路側(cè)設備RSE除了可以現(xiàn)場抓拍車牌/車位圖像并傳輸?shù)胶蠖讼到y(tǒng)以作收費取證以外，還可通過增加車牌識別和/或車位占位識別功能，對所抓拍到的車牌/車位圖像進行就地識別而無需再通過后端系統(tǒng)進行車牌識別和/或車位占位識別處理。

進一步地，所述處理器，是指微處理器、單核或多核DSP數(shù)字信號處理器、ARM處理器之其中一項或多項的組合。

所述無線通訊器及其收發(fā)天線，是所述處理器與外部設備、車輛檢測器、非接觸式IC卡和/或車主Mkey進行空中數(shù)據(jù)傳遞、實時認證、加密通訊或完成金融交易的通訊連接部件，包括：非接觸式IC卡讀卡器及其觸發(fā)機制、紅外激勵器、115-140KHz特定頻點激勵器、300-928MHz特定頻段收發(fā)器、2.45GHz收發(fā)器之其中一項或多項組合的通訊器及其所需配套的收發(fā)天線。

所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口，是指所述處理器與外部設備、后端系統(tǒng)等進行組網(wǎng)通訊、實時認證、加密通訊或完成金融交易的外部聯(lián)接接口，包括：有線和/或無線數(shù)據(jù)通訊接口，所述有線數(shù)據(jù)通訊接口包括UART、USB或TCP/IP網(wǎng)絡接口；所述無線數(shù)據(jù)通訊接口包括：NB-IOT、300-928MHz特定頻段收發(fā)器、LPWAN、GPRS/3G/4G/5G、WiFi、藍牙、ANT、ZigBee或特定協(xié)議的無線網(wǎng)絡通訊部件及其配套的收發(fā)天線。

所述圖像傳感器組件，是將鏡頭出來的光學圖像通過圖像傳感器及其配套電路輸出為所述處理器采集圖像所需信號的一系列部件的總稱；所述圖像傳感器，包括：CCD或CMOS圖像傳感器。

所述安全訪問模塊，是一種用于進行安全計算與安全存取、實時認證、加密通訊或可以脫機完成金融交易的信息安全部件，包括：PSAM消費安全訪問模塊或ESAM嵌入式安全訪問模塊，和/或內(nèi)置于所述處理器或所述無線通訊器的包含授權(quán)密鑰在內(nèi)的安全訪問軟硬件模塊。

所述太陽能自供電管理單元，是指使用太陽能進行充電從而可持續(xù)為內(nèi)部各負載供電的專用電路，包括：穩(wěn)壓電路，一組或多組順序串聯(lián)的太陽能電池板、能量采集芯片、儲能器件、二極管；每組內(nèi)，所述能量采集芯片的輸入端與所述太陽能電池板有線相連，輸出端與所述儲能器件的輸入端有線相連，所述二極管的輸入端與所述儲能器件的輸出端有線相連，輸出端與所述穩(wěn)壓電路的輸入端有線相連，所述穩(wěn)壓電路的輸出端與所述車位型路側(cè)設備RSE內(nèi)部各負載電連接；更進一步地，所述太陽能電池板，為單晶硅、多晶硅或非晶硅太陽能電池板；所述能量采集芯片，具有MPPT最大功率點跟蹤、控制功能，并具備微瓦級能量采集能力及低功耗特性；所述儲能器件，為電池電容器、超級電容、復合電容、可充電鋰電池或薄膜電池。

同現(xiàn)有技術相比較，本實用新型一種停車電子收費系統(tǒng)組件，具有如下技術效果：1. 通訊范圍控制精準，人工自助刷卡有效距離在10cm以內(nèi)，紅外或低頻喚醒從而激活車主Mkey實現(xiàn)全自動收費其作用范圍在3米以內(nèi)，均不會因誤讀而導致誤收費；2. 解決了傳統(tǒng)路側(cè)設備對市電供電的嚴重依賴，產(chǎn)品可靈活安裝，環(huán)保節(jié)能的同時也加快了產(chǎn)品部署速度，大大降低了產(chǎn)品推廣的門檻與難度；3. 支付方式可選，用戶可使用非接觸式IC卡自助付費，也可使用車主Mkey自動付費，大大方便了司機用戶，也拓展了已有非接觸式IC卡，尤其是公交卡、市民卡等的使用范圍，使得其應用面一下子可延伸至路邊停車繳費；同時，也通過車牌/車位圖像抓拍與識別，使得系統(tǒng)整體自動化程度高，取證完備，可節(jié)約運營方大量的人力物力，為無人值守路邊停車電子收費創(chuàng)造了技術條件。

附圖說明

圖1是本實用新型一種停車電子收費系統(tǒng)組件的原理方框示意圖；

圖2是車位型路側(cè)設備RSE的結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3是太陽能自供電管理單元結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖4是車主Mkey結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖5是所述應用實施例一的車位設備布局示意圖；

圖6是用于實施例一的車位型路側(cè)設備RSE結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖7是所述應用實施例二的車位設備布局示意圖；

圖8是用于實施例二的車位型路側(cè)設備RSE結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

本實用新型一種停車電子收費系統(tǒng)組件能夠適用于未來城市路邊停車電子收費管理，以下面兩個優(yōu)選實施例作進一步詳述：

實施例一、單純使用非接觸式IC卡用于路邊停車電子收費

參照圖1所示，本實施例中的一種停車電子收費系統(tǒng)組件，包括：車位型路側(cè)設備RSE 1，車輛檢測器2，非接觸式IC卡391，后端系統(tǒng)4；所述車輛檢測器 2與所述車位型路側(cè)設備RSE 1無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE 1與所述非接觸式IC卡 391無線相連，與所述后端系統(tǒng)無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE 1，是一種基于車位與所述非接觸式IC卡391進行無線通訊以實現(xiàn)停車扣費的專用設備，如圖2所示，包括：太陽能自供電管理單元18、處理器1020、無線通訊器111及其收發(fā)天線112、聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121及安全訪問模塊14；具體如圖6所示，所述處理器1020與所述無線通訊器111及其收發(fā)天線112、所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121有線連接，所述安全訪問模塊14與所述處理器1020有線相連，所述太陽能自供電管理單元18與所述車位型路側(cè)設備RSE 1內(nèi)其它部件電連接；所述車輛檢測器2，安裝于收費車位上，能對車輛的存在與否和/或移動方向進行檢測判斷，并通過無線方式提供車輛到達或離開信息到所述車位型路側(cè)設備RSE 1，所述無線方式是2.45GHz無線通訊；所述非接觸式IC卡391，為可用于支付停車費用的公交一卡通；所述后端系統(tǒng)，主要用于接收及匯總收費車位上所述車位型路側(cè)設備RSE 1及所述車輛檢測器2所產(chǎn)生的各種過程信息，以進行數(shù)據(jù)處理、計時扣費、銀行結(jié)算處理。

本例中，所述處理器1020，從功能及功耗考慮，作為最優(yōu)，使用微處理器。

所述無線通訊器111及其收發(fā)天線112，是所述處理器1020與車輛檢測器2及非接觸式IC卡391進行空中數(shù)據(jù)傳遞、實時認證、加密通訊或完成金融交易的通訊連接部件，包括：非接觸式IC卡讀卡器及其觸發(fā)機制1114及其收發(fā)天線1124、433MHz收發(fā)器1115及其收發(fā)天線1125。

所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121，是指所述處理器與后端系統(tǒng)進行組網(wǎng)通訊、實時認證、加密通訊或完成金融交易的外部聯(lián)接接口，由于僅傳輸短數(shù)據(jù)，作為最優(yōu)，使用NB-IOT通訊模塊1211及其配套的收發(fā)天線1221。

所述安全訪問模塊14，是一種用于進行安全計算與安全存取、實時認證、加密通訊或可以脫機完成金融交易的信息安全部件，按一般公交一卡通的配置方式，選用PSAM消費安全訪問模塊。

如圖3所示，所述太陽能自供電管理單元18，是指使用太陽能進行充電從而可持續(xù)為內(nèi)部各負載供電的專用電路，包括：穩(wěn)壓電路9，一組或n組順序串聯(lián)的太陽能電池板5、能量采集芯片6、儲能器件7、二極管8；每組內(nèi)，所述能量采集芯片6的輸入端與所述太陽能電池板5有線相連，輸出端與所述儲能器件7的輸入端有線相連，所述二極管8的輸入端與所述儲能器件6的輸出端有線相連，輸出端與所述穩(wěn)壓電路9的輸入端有線相連，所述穩(wěn)壓電路9的輸出端與所述車位型路側(cè)設備RSE內(nèi)部各負載電連接；為了能夠滿足樹蔭下采集到足夠的能量，作為最優(yōu)，本例中n取值為4，即配置四組充電模組并聯(lián)起來輸入至穩(wěn)壓電路9；更進一步地，所述太陽能電池板5，為弱光型多晶硅太陽能電池板；所述能量采集芯片6，具有MPPT最大功率點跟蹤、控制功能，并具備微瓦級能量采集能力及低功耗特性，作為最優(yōu)，本例選用TI公司的BQ25504或BQ25505芯片；所述儲能器件，為鋰電池電容器。

以下結(jié)合圖5，進一步詳述實施過程步驟：

A.設置后端系統(tǒng)，用于停車電子收費公交一卡通資料往來、停車計時收費數(shù)據(jù)處理及電子扣費賬務管理等；

B.設置車位型路側(cè)設備RSE，為了節(jié)省設備投入，采用每兩個車位共享一個車位型路側(cè)設備RSE的方式；

C.設置車輛檢測器，安裝于車位上以對車輛的存在與否進行檢測判斷，然后通過無線連接方式把車輛到達或離開信息傳輸給車位型路側(cè)設備RSE；

D.如圖5所示，當車輛停進1車位時，車位型路側(cè)設備RSE獲得車輛檢測器-1的車輛到達信息后，開始進行計時，并把車輛到達時間及1車位編號傳輸給后端系統(tǒng)；同時，若司機觸發(fā)非接觸式IC卡讀卡器及安全訪問模塊以刷卡認證時，也同時上傳相關信息給后端系統(tǒng)作進一步處理，如通知現(xiàn)場稽查人員使用便攜式工具拍照取證等；當超過免費停車時間仍未有刷卡認證時，視為違章停車，作報警處理；

E.當1車位司機在開車離開前在車位型路側(cè)設備RSE上觸發(fā)非接觸式IC卡讀卡器及安全訪問模塊以刷卡繳費時，相關信息也一并上傳后端系統(tǒng)作處理；當發(fā)生逃費等異常情況時，也由后端系統(tǒng)做后續(xù)進一步處理；

F.當后端系統(tǒng)從1車位路側(cè)設備RSE間接獲得車輛檢測器-1的車輛離開信息后，立即進行車輛離開及結(jié)算業(yè)務處理，最終完成一筆停車電子收費交易。

實施例二、使用非接觸式IC卡、車主Mkey及圖像傳感器組件用于路邊停車電子收費

參照圖1所示，本實施例中的一種停車電子收費系統(tǒng)組件，包括：車位型路側(cè)設備RSE 1，車輛檢測器2，非接觸式IC卡391和車主Mkey 3，后端系統(tǒng)4；所述車輛檢測器2與所述車位型路側(cè)設備RSE 1無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE 1與所述非接觸式IC卡391和車主Mkey 3無線相連，與所述后端系統(tǒng)無線相連；所述車位型路側(cè)設備RSE 1，是一種基于車位與所述非接觸式IC卡391和車主Mkey 3進行無線通訊以實現(xiàn)停車扣費的專用設備，如圖2所示，包括：太陽能自供電管理單元18、處理器1020、無線通訊器111及其收發(fā)天線112、聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121及其收發(fā)天線122、圖像傳感器組件191及安全訪問模塊14；所述處理器1020與所述無線通訊器111、所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121、所述圖像傳感器組件191、所述安全訪問模塊14有線連接，所述太陽能自供電管理單元18與所述車位型路側(cè)設備RSE 1內(nèi)其它部件電連接；所述車輛檢測器2，安裝于收費車位上，能對車輛的存在與否和/或移動方向進行檢測判斷，并通過無線方式提供車輛到達或離開信息到所述車位型路側(cè)設備RSE 1，所述無線方式為2.45GHz無線通訊；所述非接觸式IC卡391，為可用于支付停車費用的非接觸式智能卡，本例選用當?shù)赝ㄐ械目捎糜谥Ц锻＼囐M用的公交一卡通；所述車主Mkey 3，是一種可隨身攜帶或固定安裝于車內(nèi)的、通過無線空中接口與所述車位型路側(cè)設備RSE 1進行通訊從而能用于自動收費的車輛人員信息化設備，可無須人工操作即能實現(xiàn)自動識別與自動收費，如圖4所示，其包括：電源管理單元65、智能卡安全芯片60及與其有線相連的局域人車信息頻道處理單元62，所述局域人車信息頻道處理單元62包括：2.45GHz收發(fā)器6211及其收發(fā)天線6221，及115-140KHz特定頻點喚醒器6212及其接收天線6222；所述后端系統(tǒng)4，主要用于接收及匯總收費車位上所述車位型路側(cè)設備RSE 1及所述車輛檢測器2所產(chǎn)生的各種過程信息，以進行數(shù)據(jù)處理、計時扣費、銀行結(jié)算處理。

如圖8所示，本例中，所述處理器1020，由于涉及到圖像采集，從功能及功耗綜合考慮，作為最優(yōu)，使用微處理器10搭配單核DSP數(shù)字信號處理器20；所述圖像傳感器組件191與所述單核DSP數(shù)字信號處理器有線相連，所述微處理器10與所述單核DSP數(shù)字信號處理器20、所述安全訪問模塊14、所述無線通訊器111及所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121有線相連。

所述無線通訊器111及其收發(fā)天線112，是所述微處理器10與所述車輛檢測器2、非接觸式IC卡391和車主Mkey 3進行空中數(shù)據(jù)傳遞、實時認證、加密通訊或完成金融交易的通訊連接部件，包括：非接觸式IC卡讀卡器及其觸發(fā)機制1114和收發(fā)天線1124、115-140KHz特定頻點激勵器1116及其發(fā)射天線1126、2.45GHz收發(fā)器1115及其收發(fā)天線1125；所述115-140KHz特定頻點激勵器1116，專用于喚醒所述車主Mkey，為了避免受現(xiàn)有汽車無鑰匙進入PKE所普遍使用的125KHz信號干擾而產(chǎn)生誤觸發(fā)，作為最優(yōu)，使用133KHz作為本例激勵喚醒車主Mkey工作的頻點，相應地，所述車主Mkey 3中的局域人車信息頻道處理單元62也設置使用133KHz喚醒器6212。

所述聯(lián)機數(shù)據(jù)通訊接口121，是指所述微處理器10與外部設備、后端系統(tǒng)等進行組網(wǎng)通訊、實時認證、加密通訊或完成金融交易的外部聯(lián)接接口，由于存在數(shù)據(jù)量較大的抓拍圖片，作為最優(yōu)，使用470-510MHz收發(fā)器1211及其收發(fā)天線1221，以無線通訊方式通過所述外部設備與所述后端系統(tǒng)4 進行連接；所述外部設備為具有470-510MHz收發(fā)器及GPRS通訊部件的路側(cè)設備，是后端系統(tǒng)的前置設備（下稱“無線網(wǎng)關”）。

所述圖像傳感器組件191，是將鏡頭出來的光學圖像通過圖像傳感器及其配套電路輸出為所述單核DSP數(shù)字信號處理器20采集圖像所需信號的一系列部件的總稱，用于現(xiàn)場抓拍車牌/車位圖像以作收費取證；所述圖像傳感器，作為最優(yōu)，選用CMOS圖像傳感器。

所述安全訪問模塊14，是一種用于進行安全計算與安全存取、實時認證、加密通訊或可以脫機完成金融交易的信息安全部件，作為最優(yōu)，本例使用PSAM消費安全訪問模塊以適配公交一卡通、使用內(nèi)置于所述微處理器10的安全訪問軟硬件模塊以適配所述車主Mkey 3。

所述太陽能自供電管理單元18，與實施例一相同，在此不再贅述；同理，由于實施例二基本上涵蓋了實施例一，因此有關非接觸式IC卡相關實施詳細說明，接下來也不再贅述。

以下結(jié)合圖7，進一步詳述實施過程步驟：

A.設置后端系統(tǒng)，用于停車電子收費注冊登記、停車計時收費數(shù)據(jù)處理及銀行結(jié)算；所述注冊登記主要是建立從車主Mkey獲取的收費要件信息與銀行托收扣費賬戶之間的匹配綁定關系；

B.設置車位型路側(cè)設備RSE，有別于實施例一，本例每一個車位均對應安裝一套車位型路側(cè)設備RSE，且安裝于取得最佳無線通訊效果的順向停車路邊一側(cè)車輛后視鏡附近的路牙位置，使用2車位路側(cè)設備RSE抓拍1車位上車輛尾部車牌/車位圖像；

C.設置車輛檢測器，安裝于車位上以對車輛的存在與否進行檢測判斷，然后通過無線連接方式把車輛到達或離開信息傳輸給相關車位型路側(cè)設備RSE；

D.圖7中，當車輛停進1車位時，相關車位型路側(cè)設備RSE收到車輛檢測器-1的車輛到達信息后，2車位路側(cè)設備RSE啟動視頻抓拍以采集車牌/車位圖像，與此同時，1車位路側(cè)設備RSE也同時啟動無線通訊器中的133KHz激勵器、2.45GHz收發(fā)器及安全訪問模塊協(xié)調(diào)工作，車主Mkey先是被133KHz喚醒器喚醒，然后通過2.45GHz收發(fā)器與車位型路側(cè)設備RSE應答通訊以提供收費要件信息；1車位的相關采集信息，包括：車輛到達時間、車牌/車位圖像及從車主Mkey獲取的收費要件信息等由車位型路側(cè)設備RSE分別通過無線網(wǎng)關傳輸給后端系統(tǒng)；

E.后端系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關收到相關車位型路側(cè)設備RSE的車位采集信息后，開始進行停車計時后續(xù)處理；

F.當后端系統(tǒng)通過無線網(wǎng)關從車位型路側(cè)設備RSE獲得車輛檢測器-1的車輛離開信息后，立即進行停車計費、收費及銀行結(jié)算處理，從而完成一筆停車電子收費交易。