CN106710014B - Etc***及其收费管理设备、车辆定位方法 - Google Patents
Etc***及其收费管理设备、车辆定位方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及了一种ETC***及其收费管理设备、车辆定位方法，该车辆定位方法包括：S10.实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；S20.判断车辆是否触发感应装置，若是，则执行步骤S30；若否，则执行步骤S50；S30.获取车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的感应装置的位置信息，计算感应装置的当前补偿值，且存储感应装置的当前补偿值；S40.根据感应装置的当前补偿值获取感应装置的定位补偿值，并存储感应装置的定位补偿值；S50.根据车辆的当前定位值及定位补偿值，计算车辆的最终位置信息。实施本发明的技术方案，能使车辆的定位精度更高，且设备安装调试更加方便、简单。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种ETC(Electronic Toll Collection，不停车电子收费***)***及其收费管理设备、车辆定位方法。
背景技术
随着高速公路的建设和全国联网工作的完成，ETC车辆越来越多，ETC车道需求普及并不断改造车道扩展多条ETC车道现象也越来越多，因此多条ETC车道模式未来将越来越普及，目前的多条ETC车道模式应用虽然能够基本保证车辆通行，但是依然存在旁道干扰，跟车干扰以及通车效率慢，通车速度较慢的现象。为了解决这些问题，各主要的ETC厂家开发出具有OBU(On board Unit，车载单元)定位的功能相控阵天线，为了使设备定位更加准确，需要在安装调试时进行安装校准。目前都是在设备安装调试的时候，通过人工拿一个OBU在几个参考位置点进行校准，得出各个参考位置点的校准补偿参数，当以后对通行车辆进行定位的时候，就通过这些校准补偿参数对定位的坐标值进行修正，但是通过此方式存在以下问题：
1、由于通行车辆的OBU的安装位置、高度以及厂家都不一样，这样的定位结果有一定差别，如果只使用根据调试时所使用的OBU所获得的补偿参数进行修正，这样修正后的车辆定位值还是会存在一定偏差；
2、如果相控阵天线的车道环境改变(比如天线角度、高度改变或新的车道)，就需重新校准，这样，设备调试就更加繁琐。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述车辆定位不准确及设备调试繁琐的缺陷，提供一种ETC***及其收费管理设备、车辆定位方法，能使车辆的定位精度更高，且设备安装调试更加方便、简单。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种ETC***的车辆定位方法，包括：
S10.实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；
S20.判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置，若是，则执行步骤S30；若否，则执行步骤S50；
S30.获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值；
S40.根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；
S50.根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息。
优选地，在所述步骤S30中，所述存储所述感应装置的当前补偿值的步骤包括：
S31.判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值，若是，则执行步骤S32；若否，则执行步骤S33；
S32.丢弃所述感应装置的当前补偿值；
S33.存储所述感应装置的当前补偿值。
优选地，所述步骤S40包括：
将所述感应装置的当前补偿值及同一感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。
优选地，在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，所述感应装置设置在Y轴上，而且，所述步骤S50包括：
根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xr；
Yz＝Ya+Yr；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xr，Yr)为所述感应装置的定位补偿值坐标。
优选地，所述感应装置的数量为至少两个，且所述步骤S50包括：
S51.根据所述至少两个感应装置的位置信息将相控阵天线的通信区域进行区域划分；
S52.根据所述车辆的当前定位值判断所述车辆所在的区域，并根据所述车辆所在的区域及所述至少两个感应装置的定位补偿值计算所述车辆的最终位置信息。
优选地，所述通信区域在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，所述至少两个感应装置依次设置在Y轴上，而且，所述步骤S52具体包括：
S521.根据所述车辆的当前定位值及所述至少两个感应装置的位置信息，判断所述车辆是否位于两个感应装置之间，若是，则执行步骤S523；若否，则执行步骤S522；
S522.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrj；
Yz＝Ya+Yrj；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xrj，Yrj)为距离所述车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标；
S523.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrb；
Yz＝Ya+M×(H÷N)；
M＝Yrb-Yrf；
N＝Yb-Yf；
H＝Ya-Yf；
其中，(Xrb，Yrb)为车辆后方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标，Yrf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值的纵坐标，Yb为车辆后方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标，Yf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标。
本发明还构造一种ETC***的收费管理设备，与感应装置、相控阵天线通信连接，包括：
定位获取模块，用于实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；
触发判断模块，用于判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置；
补偿计算模块，用于在触发感应装置时，获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值；
定位补偿获取模块，用于根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；
位置计算模块，用于在未触发感应装置时，根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息。
优选地，还包括：
比较模块，用于判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值；
丢弃模块，用于在大于预设值时，丢弃所述感应装置的当前补偿值。
优选地，
所述定位补偿获取模块，用于将所述感应装置的当前补偿值及同一感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。
本发明还构造一种ETC***，包括RSU及设置在车道内的感应装置，所述RSU包括相控阵天线，还包括以上所述的收费管理设备。
实施本发明的技术方案，通过比较车辆触发感应装置时的定位值与感应装置的实际位置值来获取感应装置的补偿值，并进一步获取感应装置的定位补偿值，再根据所获取的定位补偿值对车辆的定位置进行修正，以计算出车辆的最终位置信息，这样可使得车辆的定位精度更高，能更好的防止旁道干扰和跟车干扰，从而使通行速度变快，用户体验更好，收费站过车更顺利。而且，使RSU设备的安装调试更加简单、方便、效率更高，有效节约了厂家的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。附图中：
图1是本发明ETC***的车辆定位方法实施例一的流程图；
图2是ETC***的应用场景图；
图3是ETC***中感应装置实施例一的示意图；
图4是本发明ETC***的收费管理设备实施例一的逻辑结构图；
图5是本发明ETC***的收费管理设备实施例二的逻辑结构图。
具体实施方式
图1是本发明ETC***的车辆定位方法实施例一的流程图，该实施例的车辆定位方法包括以下步骤：
S10.实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值。
在该步骤中，首先，结合图2所示的ETC***的场景图，RSU20设置在龙门架60上，RSU20上设置有相控阵天线(未示出)，收费岛70内为车道内RSU的通信区域。RSU20与收费管理设备10通信连接。当装有OBU的车辆驶入RSU的通信区域后，RSU20上的相控阵天线便与OBU进行通讯，相控阵天线将所接收的OBU信号传送至收费管理设备10，这样，收费管理设备便可根据OBU信号获取该车辆的定位值，例如可采用到达时间差定位法、到达角度定位法、信号接收强度定位法对车辆进行定位。
S20.判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置，若是，则执行步骤S30；若否，则执行步骤S50。
在该步骤中，首先说明的是，感应装置是预先布局在车道中的，所以，其位置是已知的确定值。该感应装置例如为地感线圈、激光器，雷达设备。结合图2，在以相控阵天线(设置在RSU20上)的垂直投影点为原点，以车辆行驶的反方向以Y轴的坐标系中，感应装置31、32依次设置在Y轴上，且每个感应装置离坐标原点均是一个已知的确定值。在调试时，可将各感应装置的坐标信息以参数的形式设置到收费管理设备10中。当车辆行驶至感应装置(例如，感应装置31)的位置处时，就会触发该感应装置31，感应装置31便把信号或数据传送给收费管理设备10，从而收费管理设备10便可准确地知道车辆此时的位置，从而可以进行车道逻辑的相关处理，比如，控制相控阵天线的开与关，控制摄像头50的拍照和闪光灯，还有栏杆装置80的抬杆和降杆等。为了使车辆触发感应装置时，收费管理设备10能获取到信号，对于地感线圈或激光器，由于其以电平触发形式发送信号，所以可直接将其接入收费管理设备10的信号输入端；对于雷达，由于其一般以串口或网口传送，所以可将其直接和收费管理设备通信。
S30.获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值。
在该步骤中，需说明的是，ETC***中车道通常为单行道，某一确定的时刻一个感应装置只对应一辆车，当车辆触发感应装置时，说明车辆已到感应装置的位置处，由于感应装置的位置是已知的，所以此时可知道车辆的实际位置。
当分别获取了触发感应装置的时刻车辆的定位值及实际位置后，通过将两者相减便可计算出感应装置的当前补偿值，然后对该当前补偿值进行存储。
S40.根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；
在该步骤中，优选地，可将所述感应装置的当前补偿值及该感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。在实际应用中，每当辆车经过ETC车道内的感应装置时，就通过这种方法得到一个校准点(该感应装置的位置点)的补偿值。随着经过该ETC车道的车辆越来越多，所存储的该校准点的补偿值也越来越多，且可不断地将当前补偿值与之前的补偿值进行累加后求平均值，并将该平均值作为定位补偿值。
当然，在另一个实施例中，也可将当前补偿值直接作为定位补偿值。
S50.根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息。
在该步骤中，首先说明的是，当车辆进入RSU的通信区域后，车辆的定位值是实时更新的，在每获取一次车辆的定位值后，便可使用校准点的定位补偿值对车辆的定位值进行修正。
在上述实施例的步骤S30中，当车辆驶入通信区域，便与RSU的相控阵天线进行交易，相控阵天线通过信息交互可知道这个OBU的ID，通过收到OBU ID的时间顺序可知道车辆前后关系。对于同一车辆，其所触发的感应装置的位置信息与通过相控阵天线定位获取的当前定位值不会相差太大，例如差值不超过0.5米。所以，在一个优选实施例中，步骤S30在计算所述感应装置的当前补偿值后，还包括：
S31.判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值，若是，则执行步骤S32；若否，则执行步骤S33，预设值例如为0.5米；
S32.丢弃所述感应装置的当前补偿值，说明此时，触发感应装置的车辆与相控阵天线进行定位的车辆不是同一个，所以，应丢弃该当前补偿值；
S33.存储所述感应装置的当前补偿值。
在ETC***中，感应装置的布局可以有多种方式，在图2所示的实施例中，建立一以相控阵天线的垂直投影点为原点，以车辆行驶反方向以Y轴的坐标系，两个感应装置依次设置在Y轴上。当然，感应装置的数量并不局限为两个，也可为一个或多于两个。
在一个具体实施例中，在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，且感应装置设置在Y轴上，感应装置的数量可为一个，也可为多个，在为多个时，这些感应装置依次设置在Y轴上，此时，步骤S50具体为：
根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xr；
Yz＝Ya+Yr；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xr，Yr)为所述感应装置的定位补偿值坐标，关于该定位补偿值坐标(Xr，Yr)的取值，在此需说明的是，若感应装置的数量为一个，则该定位补偿值坐标(Xr，Yr)即取该感应装置的定位补偿值坐标；若感应装置的数量为至少两个，则该定位补偿值坐标(Xr，Yr)可取所有感应装置的定位补偿值坐标的均值。
S51.根据所述至少两个感应装置的位置信息将相控阵天线的通信区域进行区域划分；
S52.根据所述车辆的当前定位值判断所述车辆所在的区域，并根据所述车辆所在的区域及所述至少两个感应装置的定位补偿值计算所述车辆的最终位置信息。
再进一步地，若相控阵天线的通信区域在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，该至少两个感应装置依次设置在Y轴上，此时，步骤S52具体包括：
S521.根据所述车辆的当前定位值及所述至少两个感应装置的位置信息，判断所述车辆是否位于两个感应装置之间，若是，则执行步骤S523；若否，则执行步骤S522；
S522.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrj；
Yz＝Ya+Yrj；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xrj，Yrj)为距离所述车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标；
S523.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrb；
Yz＝Ya+M×(H÷N)；
M＝Yrb-Yrf；
N＝Yb-Yf；
H＝Ya-Yf；
其中，(Xrb，Yrb)为车辆后方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标，Yrf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值的纵坐标，Yb为车辆后方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标，Yf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标。
关于步骤S523，结合图3，Y轴上共设有四个感应装置31-34，该四个感应装置将RSU的通信区域共分成10个区域A1-A10。当车辆在区域A1、A6、A5、A10内时，该车辆未处于两个感应装置之间，例如，当车辆在区域A1(或A6)时，距离该车辆最近的感应装置为感应装置31，当车辆在区域A5(或A10)时，距离该车辆最近的感应装置为感应装置34。当车辆在区域A2、A7、A3、A8、A4、A9内时，该车辆位于两个感应装置之间，例如，当车辆在区域A2(或A7)时，其位于感应装置31和32之间，且车辆后方距离车辆最近的感应装置为感应装置31，车辆前方距离车辆最近的感应装置为感应装置32；当车辆在区域A3(或A8)时，其位于感应装置32和33之间，且车辆后方距离车辆最近的感应装置为感应装置32，车辆前方距离车辆最近的感应装置为感应装置33；车辆在区域A4(或A9)时，其位于感应装置33和34之间，且车辆后方距离车辆最近的感应装置为感应装置33，车辆前方距离车辆最近的感应装置为感应装置34。
图4是本发明ETC***的收费管理设备实施例一的逻辑结构图，结合图2，收费管理设备10与RSU20、感应装置31、32等设备通信连接。在该实施例中，收费管理设备具体包括定位获取模块11、触发判断模块12、补偿计算模块13、定位补偿获取模块14和位置计算模块15。其中，定位获取模块11用于实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；触发判断模块12用于判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置；补偿计算模块13用于在触发感应装置时，获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值；定位补偿获取模块14用于根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；位置计算模块15用于在未触发感应装置时，根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息。
进一步地，定位补偿获取模块14用于将所述感应装置的当前补偿值及同一感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。
图5是本发明ETC***的收费管理设备实施例二的逻辑结构图，该实施例的收费管理设备相比图4所示的实施例一，所不同的仅仅是，还包括比较模块16和丢弃模块17，其中，比较模块16连接补偿计算模块13，且用于判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值；丢弃模块17用于在大于预设值，丢弃所述感应装置的当前补偿值。
另外，本发明还构造一种ETC***，包括收费管理设备、RSU及设置在车道内的感应装置，RSU包括相控阵天线，其中，收费管理设备的逻辑结构可参照前文所述，在此不做赘述。
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，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种ETC***的车辆定位方法，其特征在于，包括：
S10.实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；
S20.判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置，若是，则执行步骤S30；若否，则执行步骤S50；
S30.获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值；
S40.根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；
S50.根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息；
其中，在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，所述感应装置设置在Y轴上，而且，所述步骤S50包括：
根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xr；
Yz＝Ya+Yr；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xr，Yr)为所述感应装置的定位补偿值坐标。
2.根据权利要求1所述的ETC***的车辆定位方法，其特征在于，在所述步骤S30中，所述存储所述感应装置的当前补偿值的步骤包括：
S31.判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值，若是，则执行步骤S32；若否，则执行步骤S33；
S32.丢弃所述感应装置的当前补偿值；
S33.存储所述感应装置的当前补偿值。
3.根据权利要求1所述的ETC***的车辆定位方法，其特征在于，所述步骤S40包括：
将所述感应装置的当前补偿值及同一感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。
4.根据权利要求1所述的ETC***的车辆定位方法，其特征在于，所述感应装置的数量为至少两个，且所述步骤S50包括：
S51.根据所述至少两个感应装置的位置信息将相控阵天线的通信区域进行区域划分；
S52.根据所述车辆的当前定位值判断所述车辆所在的区域，并根据所述车辆所在的区域及所述至少两个感应装置的定位补偿值计算所述车辆的最终位置信息。
5.根据权利要求4所述的ETC***的车辆定位方法，其特征在于，所述通信区域在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，所述至少两个感应装置依次设置在Y轴上，而且，所述步骤S52具体包括：
S521.根据所述车辆的当前定位值及所述至少两个感应装置的位置信息，判断所述车辆是否位于两个感应装置之间，若是，则执行步骤S523；若否，则执行步骤S522；
S522.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrj；
Yz＝Ya+Yrj；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xrj，Yrj)为距离所述车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标；
S523.根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xrb；
Yz＝Ya+M×(H÷N)；
M＝Yrb-Yrf；
N＝Yb-Yf；
H＝Ya-Yf；
其中，(Xrb，Yrb)为车辆后方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值坐标，Yrf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的定位补偿值的纵坐标，Yb为车辆后方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标，Yf为车辆前方距离车辆最近的感应装置的位置纵坐标。
6.一种ETC***的收费管理设备，与感应装置、相控阵天线通信连接，其特征在于，包括：
定位获取模块，用于实时根据相控阵天线所接收的OBU信号获取车辆的定位值；
触发判断模块，用于判断所述车辆是否触发预先设置在车道内的感应装置；
补偿计算模块，用于在触发感应装置时，获取所述车辆的当前定位值，并根据所获取的当前定位值及预先存储的所述感应装置的位置信息，计算所述感应装置的当前补偿值，且存储所述感应装置的当前补偿值；
定位补偿获取模块，用于根据所述感应装置的当前补偿值获取所述感应装置的定位补偿值；
位置计算模块，用于在未触发感应装置时，根据所述车辆的当前定位值及所述定位补偿值，计算所述车辆的最终位置信息；
其中，在以相控阵天线的垂直投影点为原点，以道路方向以Y轴的坐标系中，所述感应装置设置在Y轴上，而且，所述位置计算模块，还用于根据以下公式计算所述车辆的最终位置信息：
Xz＝Xa+Xr；
Yz＝Ya+Yr；
其中，(Xz，Yz)为所述车辆的最终位置坐标，(Xa，Ya)为所述车辆的当前定位值坐标，(Xr，Yr)为所述感应装置的定位补偿值坐标。
7.根据权利要求6所述的ETC***的收费管理设备，其特征在于，还包括：
比较模块，用于判断所计算的所述感应装置的当前补偿值是否大于预设值；
丢弃模块，用于在大于预设值时，丢弃所述感应装置的当前补偿值。
8.根据权利要求6所述的ETC***的收费管理设备，其特征在于，
所述定位补偿获取模块，用于将所述感应装置的当前补偿值及同一感应装置之前的补偿值累加后求平均值，以作为所述感应装置的定位补偿值。
9.一种ETC***，包括RSU及设置在车道内的感应装置，所述RSU包括相控阵天线，其特征在于，还包括权利要求6-8所述的收费管理设备。
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