CN100428839C - 利用无线移动通信***的公路自动收付费方法 - Google Patents
利用无线移动通信***的公路自动收付费方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明所涉及一种在车内利用一个无线移动装置与无线通信***通信的公路自动收付费方法，此方法包括以下步骤：建立一收费方案以决定要收取的费用与行车距离之间的对应关系；依据收费方案，对该无线移动通信***执行一移动管理方法以决定无线移动通信***的多个注册区域(registration area)，其中，该公路是位于这些注册区域所涵盖的范围内；当车辆从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，无线移动通信***执行一位置更新动作；通过执行一位置更新动作而产生一位置更新数据，并记录该位置更新数据，其中，该位置更新数据表示车辆行进；依据该位置更新数据及收费方案，可以决定该收取的费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种公路自动化收付费方法，特别是关于一种利用无线移动通信***的公路自动化收付费***。
背景技术
传统的公路收费***是在相隔适当距离处设置收费站，以人工的方式向通过收费站的车辆收取过路费。由于这种方式具有人力成本高、安全性不足以及影响行车速度等缺点，因此，利用电子化设备来建立自动化收费***的需求便应运而生。
目前现有的公路自动收费***，大致有以下几种方法：第一种方法是在车上设置全球卫星定位***(GPS)，依据全球定位***记录车辆行驶的路径及里程来收费。此方法的缺点是全球卫星定位***的设备，包括装设在每一车辆上的装置以及整个全球卫星定位管控***的设置成本过高，存在普及上的困难。第二种方法是在公路的定点设置道路影像撷取装置，例如：照相机，或是摄影机，再利用计算机来判读由道路影像撷取装置所拍摄到的行驶中的车辆的车牌。依据计算机判读的数据来对车辆进行收费。此方法的缺点是车辆行驶公路时的速度通常都较快，需要高精准度的影像撷取设备才能捕捉到清晰的快速动态影像，以供计算机作正确的判读。因此也会有设备成本过高的问题。此外，车牌设置的位置通常较低，不但容易被其它车辆阻挡，而且也不容易拍摄到清晰的影像。此外，有的比较老旧的车辆的车牌会有污损，更是增加计算机判读的困难。第三种方法是在车上设置车上单元(OBU)或是短距离通信单元(DSRC)，并在车上设置短距离通信收发装置和/或IC电子卡。此方法也具有装置成本过高，以及高速移动的车辆的信号失真的问题。第四种方法是在每台车辆上固定的位置设置识别卷标(ID tag)，并且在收费站设置有识别卷标判读装置。当车辆行驶通过收费站时，该识别卷标判读装置则读取设置于车辆上某特定位置的识别卷标，作为收费的依据。此方法同样也有装置成本过高，识别标签需定期换新，高速行驶的车辆标签识别不易等缺点。
综上所述，现有的公路电子化收费***，几乎都具有装置成本过高，普及化困难以及电子设备所能达到效果有限，准确率不够的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种公路自动化收付费方法，可利用现有的，已相当普及的无线移动通信***，以节省设置装置及维护的成本。另一方面，也能达到比现有的***更好的准确率及效果。
根据本发明的目的，提出一种在车内利用一无线移动装置与一无线通信***通信的公路自动收付费方法，此方法包括以下步骤：建立一收费方案以决定在要收取的费用与行车距离之间的对应关系；依据收费方案，对该无线移动通信***执行一移动管理方法以决定无线移动通信***的多个注册区域(registration area)，其中，该公路是位于这些注册区域所涵盖的范围内的；当车辆从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，无线移动通信***执行一位置更新动作；通过执行该位置更新动作而产生一位置更新数据，并记录该位置更新数据，其中，该位置更新数据表示车辆行进；以及依据该位置更新数据及收费方案，决定应当收取的费用。
附图说明
图1为现有无线移动通信***的简图。
图2为依照本发明提出的利用无线移动通信***的公路收付费***的一实施例的流程图。
图3为依据本发明提出的利用无线移动通信***的公路收付费***的另一实施例的说明简图。
附图标记说明：
202：当车辆准备进入公路时，启动自动收付费***
204：无线移动通信***依据车辆位置的行进，进行位置更新
206：当车辆离开公路时，通报自动收付费***，依据位置更新的数据，决定收取的费用
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
在此说明书中所公开的本发明的实施例是运用目前现有的无线移动通信***，例如：手机所使用的GSM、GPRS或是3G的***中所提供的智能网络(intelligent network)的服务，来建立公路的一种自动化收付费***。请参考“Network Node for IMT-2000”，FUJITSSU Sci.Tech.，p.160-166，Dec.2002，以进一步了解关于IMT-2000 3G无线移动通信***的细节。此外，请参考“Overview of the Global System for MobileCommunication”(http://ccnga.uwaterloo.ca/～jscouria/GSM/index.html)由John Scourias于1999年3月29日在网络上发表的更新版，详尽解说了GSM无线移动通信***。
现请参照图1，为现有无线移动通信***的简图。整个无线移动通信***划分为多个细胞(cell)，每个细胞(cell)都有一个或多个基地台(basestation)来负责。位于细胞内的无线移动通信***用户是通过基地台来进入无线通信***，与其它无线移动通信***用户进行通信。每个细胞涵盖的范围大小、形状是与基地台的功率、该地的位置(例如：市中心闹区、城市、乡村等等)、地形特征(例如：山丘，河流等等)以及人工建筑(例如：高楼、公路、铁路等等)等因素有关。一个或多个细胞则合成一个位置区域(location area)，此术语“位置区域”一般使用在GSM无线移动通信***。然而，在不同的***也称为呼叫区域(paging area)、路由区域(routing area)，或注册区域(registration area)。例如，“路由区域”一般使用在GPRS无线移动通信***，而“呼叫区域”和“注册区域”出现于许多无线移动通信***，虽然名称上有些出入，但熟悉此技术者都明白实际上所指的意思是一样的，即当跨过位置区域(或路由区域，或注册区域)的边界时，需要更新信息，并且，在它们目前的位置区域中(或路由区域，或注册区域)呼叫基地台。在本说明书中，以GSM无线移动通信***为例，故将其通称为位置区域，但本发明的应用并不限定于GSM无线移动通信***。由于无线移动通信***需要知道每个用户大致的位置，才能提供每个用户需要的无线移动通信服务。因此，当每个用户的位置由一个位置区域移动至另一个位置区域时，无线移动通信***会自动执行一位置更新动作，并将用户最新的位置信息存储于无线移动通信***中，用以存储用户位置的数据库，例如：主位置缓存器(Home LocationRegister，HLR)或是访客位置缓存器(Visitor Location Register，VLR)中。其中，每个用户的位置信息是以移动台漫游数字(Mobile StationRoaming Number MSRN)的形式存储在HLR/VLR中。***可直接利用MSRN来作为每个用户的最新位置信息呼叫该用户。当无线移动通信用户由一个位置区域移动至另一个位置区域时，***更新其位置信息的动作被称为位置更新(location update)。请参考“Reducing Location Update andPaging Costs in a PCS Network”，IEEE Transactions On WirelessCommunications，VOL.1，No.1，Jan.2002，提供的解说位置更新方法的信息。
此外，目前的无线通信***具有智能网络(intelligent network)，以提供除了通话以外的其它服务功能。用户只需要利用手机键入特殊的功能按键，即可享受到，如：无线上网，订购商品、缴纳费用等等的服务。由于现有的无线移动通信***具有智能网络可提供强大的服务，而且目前几乎大多数的驾驶人都具有手机。因此，本发明是利用无线移动通信***所提供的智能网络，来达到公路自动化收付费的功能。
请参照图2，为依照本发明提出的利用无线移动通信***的公路收费***的一个实施例的流程图。首先，执行步骤202，当车辆准备进入公路时，启动自动收付费***。当车辆行驶到交流道，准备走上公路时，使用者可以利用手机键入特殊的功能按键，以通报无线移动通信***，启动电子自动收付费的功能。此时，***会自动存储该用户的起始位置。或是在每个交流道设置影像识别装置，识别由交流道进入公路的每车辆的车牌，***会自动依据车牌及车辆起始位置的信息，将交通管理部的车牌数据与无线移动通信***的用户数据进行对比，并建立连接。
接着，执行步骤204，无线移动通信***依据车辆位置的移动，进行位置更新。由于车辆在公路行驶时，以无线移动通信***的观点而言，等于是***用户的位置在移动，而当用户由一个位置区域移动至另一个位置区域时，***会进行位置更新动作，更新该用户的位置信息。并将最新更新的用户位置信息存储在HLR/VLR中。因此，利用存储在HLR/VLR的用户位置更新的信息，即可知道车辆在公路行驶的路径以及里程。一般而言，公路的每个交流道之间的距离都远远大于一个位置区域所涵盖的范围。而且公路都不会有太多复杂的叉路或是分支道路形成的路网。因此，虽然无线移动通信***的位置更新信息仅能提供用户大概的位置及移动路径，但是其准确度已经足够作为车辆在公路上移动的路径及里程的信息。
最后，执行步骤206，当车辆离开公路时，通报自动收付费***，依据位置更新的数据，决定收取的费用。当车辆离开公路时，使用者可以利用手机键入特殊的功能按键，以通报无线移动通信***，启动智能网络中电子自动收付费的功能。此时，***会自动依据车辆行驶在公路的过程中所存储的历次该移动用户的位置更新的信息，包括位置更新的次数及每次位置更新的位置，依据预设的公路收付费方法，即车辆在行驶公路经过沿线哪个路段，哪个位置时应收费的预设方案，来决定该车辆应收取的费用。此外，也可利用在每个交流道设置影像识别装置，识别由交流道离开公路的每车辆的车牌，***会自动依据车牌及车辆起始位置的信息，将交通管理部的车牌数据与无线移动通信***的用户数据进行对比，并建立连接。利用上述方法，决定该车辆应收取的费用。
由于一无线移动通信***的智能网络已经具有相当高的安全性，而且移动用户的隐私都能受到很好的保护。因此，上述的费用可以与现有无线移动通信***的付款方法联合，例如：可以与手机费用的账单，或是在线***付款的方法相结合。再配合现有的用户确认方法，便可以很方便地利用现有的付款方法作为收取费用的平台，而不必付出高昂的设备成本另外设置一套兼具安全性、隐密性及可靠性的收费方法。
为达到更好的效果，本发明另一个较佳的实施方式为：先建立公路收费***的最佳解决方案，以得知依据需求，车辆行驶在公路沿线时，行经哪个路段，哪个位置需要收费。然后，根据该收费解决方案来作为无线移动通信***的移动管理(mobility management)方法中的参数。移动管理方法是用以决定无线移动通信***中，整个***的设置方式，例如：整个***所需要的细胞数目、每个细胞涵盖的范围的大小及位置、各个注册区域所包含的细胞数目、每个细胞被划分到哪个注册区域......等等。移动管理方法需要考虑的因素，除了***本身的功能以外，还需要考虑现实世界的各种因素，例如：整个***所涵盖的区域的地理及人文特征及人工建筑，以及该区域的移动用户的移动行为等等各种因素。此外，上述因素并非彼此独立，许多都会互相影响而具有高度特殊性。例如：在市中心及郊区的移动用户的移动行为即有所不同，而且同一个区域不同时间的移动用户的移动行为也不相同。因此，移动管理方法需考虑许多复杂的因素，以降低无线移动通信***的设置、更新以及维护的成本，达到移动管理最佳化(mobility management optimization)的效果。请参照图3，为依据本发明提出的利用无线移动通信***的公路收付费***的另一实施例说明简图。当依据需求，决定了公路沿线哪个路段，哪个位置需要设置虚拟收费站时，则将该信息作为无线移动通信***的移动管理方法的参数。即在决定注册区域的位置及范围时，依据每个虚拟收费站的位置来设定相对应的位置区域的边界，甚至依据每个交流道的位置来设置相对应的位置区域的边界，只要位置区域的密度大于或等于收费站密度即可。因此，当车辆通过交流道行驶上公路，在公路沿线行驶经过每个虚拟收费站，到通过交流道离开公路时，对无线移动通信***而言，则代表一移动用户持续地由一位置区域移动至另一位置区域。此时，该***会自动对该用户进行位置更新，并在***的HLR/VLR中记录并存储该用户的位置信息。甚至，在本发明的另一实施例中，当车辆行驶上公路时，也不需要注册，因为根据适当的设置位置区域，可以使得当车辆驶上公路时，即跨过了范围涵盖公路的区域的边界，而进入下一位置区域中。因此，根据该***对用户进行位置更新，即可得知该用户驾驶的车辆已驶上公路。同理，根据适当的设置注册区域，即可依据该***对用户进行位置更新，来得知用户已驶离公路。依据前文说明的电子自动收付费的方法，依据***的HLR/VLR所记录的该移动用户位置更新的次数及位置，就可以轻易推算出该车辆在公路上行驶的路径及里程，并得知车辆在这次旅程中需缴付的费用。如此，还可以节省***的复杂度。
需注意的是，本发明所提出的利用现有的无线移动通信***的公路电子自动收付费***，也可与现有的人工或其它电子自动收付费***相结合，以达到更好的效果。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此项技术者，在不脱离本发明的创作思路和保护范围内，当可作各种变动与修饰，因此本发明的保护范围应当视权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种利用无线移动通信***的自动收付费方法，用于在一车内利用一无线移动通信装置与一无线移动通信***进行通信，并且该无线移动通信***的涵盖范围被区分成多个注册区域，其中，该自动收付费方法用于公路的自动收付费***中，该公路位于该无线移动通信***的覆盖范围内，该无线移动通信***包含一个用以决定收取费用的智能网络，该方法包括：
当该车从在一第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，执行一位置更新动作，其中第一注册区域及第二注册区域分别是多个注册区域中的一个注册区域；
记录一位置更新数据，其中通过执行该位置更新动作而产生该位置的更新数据，以表示该车行进；及
依据该位置更新数据，决定收取的费用。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过该无线移动通信装置发出信息至该无线移动通信***而启动自动收付费方法，或当该车从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，通过执行该位置更新动作而启动自动收付费方法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含：
决定该公路的一种收费方案，用以决定收取费用与该车沿着公路的移动距离之间对应的关系；及
执行一移动管理方法以决定该无线移动通信***的各注册区域的位置及涵盖范围。
4.如权利要求1所述的方法，其中当该车离开该收费公路时，通过该无线移动通信装置送出通报信息至该无线移动通信***，或者是当该车从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，通过执行该位置的更新动作而启动该自动收付费方法。
5.如权利要求1所述的方法，其中该位置更新数据是存储在于该无线移动通信***的一个主位置缓存器或是一访客位置缓存器中。
6.一种自动收付费方法，用于在一车内利用一无线移动通信装置与一无线移动通信***进行通信，并且该无线移动通信***的涵盖范围被区分成多个注册区域，其中，该自动收付费方法用于公路的自动收付费***中，该公路位于该无线移动通信***的覆盖范围内，该无线移动通信***包含一个用以决定收取费用的智能网络，该方法包括：
当该车从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置时，执行一位置更新动作，其中该第一注册区域及第二注册区域分别为多个注册区域中的一个注册区域；及
依据在该车行进过程中，总共执行多少次位置更新动作来决定应收取的费用。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，至少还包含以下步骤之一：
决定公路的一种收费方案，用以决定在该收取的费用与该车沿着公路的移动距离之间所对应的关系；
依据该收费方案，执行一网络计划动作以决定该无线移动通信***的注册区域的数目、各注册区域的位置及涵盖范围，因此，当该车进入或离开该公路时，该车即从第一注册区域内的第一位置移动至第二注册区域内的第二位置；及
记录一位置更新数据，其中通过执行该位置更新动作而产生位置更新数据以表示该车行进。
8.如权利要求6所述的方法，其中该无线移动通信装置为一移动电话或一无线个人数字助理，其中该无线移动通信***为一GSM***、一GPRS***、一3G***、一PHS***、一CDMA***、一无线局域网络、一4G***其中之一或是上述***的一个组合***。
9.如权利要求6所述的方法，其中该注册区域为呼叫区域，当该无线移动通信***为一GSM***时，该注册区域即为位置区域，当该无线移动通信***为一GPRS***时，该注册区域即为路由区域，当该无线移动通信***系为一3G***时，该注册区域即为小区区域。
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