CN106971428A - 智能出行停车限行一卡通方法 - Google Patents

智能出行停车限行一卡通方法 Download PDF

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Abstract

随着汽车的日益普及，交通问题是一个城市的最重要问题；停车难，缴费难以及交通的大数据收集越来越重要；本发明提供一种智能出行停车限行一卡通方法，通过该方法为城市机动车出行、停泊、信息发布、限行及大数据收集提供有效方便的统一管理手段；本发明的有益效果是用统一的方法能全自动完成路边停车自动收费(不需要人工输入泊位)、实现停车场无人值守、路段限行自动收费等功能；并且通过积分及消息通知的方式鼓励车主使用一卡通从而收集机动车的出行规律、停车位的即时占用情况等，为智能交通提供坚实的大数据支撑；本发明中一卡通使用简单方便、适合不同年龄人使用，大规模普及使用后具备很大的经济及社会效益。

Description

智能出行停车限行一卡通方法
所属技术领域
本发明涉及移动互联网、智能交通领域，是一种收集智能出行大数据，实现自助停车并且提供积分限行、信息通知的一卡通方法，尤其是一种统一、简便的实现综合智能交通出行控制、收费的方法。
背景技术
随着汽车的日益普及，交通问题是一个城市的最重要问题之一；停车难，缴费难以及交通的智能控制和汽车流量的大数据收集越来越重要；城市的车辆运行数据一般来说有一定的规律，比如说某辆车每天从某个小区去某个写字楼等等，对于车辆运行数据的收集是越多越好，但要求每个车主装GPS不现实，要求车主每天打开某一个导航APP应用也不现实，每个车牌上装无线射频卡也存在安装费用、供电或无线距离等问题；停车位越来越不够用，提车场缴费不方便，停车场收费员的工资成本越来越高；路边停车收费采取在智能手机上安装APP的方式或者通过电话缴费的方式还存在一些不方便：比如每次停车还要输入泊位号、年纪大的人不适应等等；目前不同路段限行还未有很好的智能方法；车上放置一个需充电的卡片并不占多少地方，比起每次泊车都要输入泊位号要方便得多，另外各种电子技术日益成熟、成本越来越低。
发明内容
为了让汽车出行更为智能方便，本发明提供一种智能出行停车限行一卡通方法，通过该方法为城市机动车出行、停泊、信息发布、限行及大数据收集提供有效方便的管理手段。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：车里放置一个带有可充电电池(可由车载充电器充电)、显示屏的卡片称为一卡通(以下所指一卡通均指这个卡片，一卡通方法指用这个一卡通实现各种功能的方法)，卡片里有无线发射接收器，每个卡片有唯一的内部标识ID，其中控制CPU可以控制卡里所有部件，为了方便车主开车时听取语音信息，一卡通里放置有喇叭做语音信息提示；每个路边停车位地面下埋有车辆传感器；停车场出入口放置有摄像机拍摄识别进出车辆的车牌号；需要监测车流量或限行的路口也放置摄像头和一卡通无线读卡器；需要通知车主信息的地方也放置有一卡通无线读卡器；上述各种信息通过信息收发器上传到云端服务器集中处理。
本发明的实现原理按不同应用场景分别描述如下：
首先描述路边停车自助缴费原理：用户在划有泊位的路边停车位停车时，泊位所在路面下埋有泊位车辆传感器(以下简称泊位传感器，也就是车辆进入或离开泊位，泊位车辆传感器会自动发送无线信号给放置在泊位附近的信息收发器)；埋在地底的泊位传感器里有电池，工作时功耗很低，可以使用好多个月，泊位传感器带有无线充电装置，在电池快耗尽时可以通过专用设备无线充电；每个一卡通有三个标识号码(称为标识ID)：分别为外部ID(即印刷在一卡通外部的号码)、内部ID(即***内部唯一标识一个一卡通的号码，此内部ID与车牌号相对应)、随机ID(即每个一卡通有一个唯一不同的随机号码，但此号码不与车牌号关联，也就是仅表示某辆车，但具体是哪个车牌号码的车基于隐私考虑不予描述，方便保护隐私)。特别地，每个一卡通只能固定为一辆车缴费，每个一卡通内部ID唯一对应一个车牌号，也就是一张一卡通只能给一辆固定的车缴费(即与车牌号唯一绑定)，一卡通以不同的ID向外发送信息时发送功率可以不同：一卡通以内部ID身份工作时其内无线发送器接收/发送功率较小，当用户找好路边泊位停好车准备缴费时，用户开启一卡通，一卡通一开启就以内部ID身份低功率(也就是无线发送距离在5米左右，基本保证尽可能少的泊位传感器收到)发送内部ID号等信息，泊位传感器接收到一卡通信息时即刻以中发送功率转发所收到的一卡通内部ID号、泊位号及接收到的一卡通的无线信号强度给放置在路边附近的路边停车信息收发器，路边信息收发器将这些信息通过互联网(经有线或无线)转发到云端服务器，该服务器根据收到的一卡通的无线信号强度以及泊位占用情况(一般是信号强度最强的一卡通号就是停在本泊位的一卡通)来确定停在自己泊位号上的一卡通内部ID并通过路边停车信息收发器返回给该泊位传感器；泊位传感器或信息收发器将此泊位号发给识别出的停在其上的一卡通。一卡通收到泊位号后即提示用户按一卡通上的“停车”按钮，用户按“停车”按钮后即确认要停车，此时一卡通启动中功率无线发送将停车信息(包括停车卡内部ID、泊位号、确认信息等信息)发送给路边信息收发器，服务器开始计费并返回信息给一卡通，一卡通会启动倒计时提示停车时间；由于泊位一被车辆占用，泊位传感器就能自动发送本泊位号给信息收发器，云端服务器由此接收到所有泊位是否占用的信息，由于一卡通内部ID唯一绑定一个车牌号，也就是说服务器据此可以给停在该泊位号的车牌号(此为一卡通内部ID唯一绑定的车牌号)缴费了。在云端的服务器根据收到的泊位号与车牌号及停车时间从一卡通里实现扣费，一卡通采取预缴费方式，若费用不够，一卡通会提示费用不够需要用户给一卡通充值后才能停车。每张一卡通初次购买时都必须与某个车牌号绑定，绑定后不能更改但可以挂失(若更改必须带身份证等办理，这样保证一卡通丢失也很难冒用，因为此一卡通只给指定的车牌计费使用，可以规定借用无效以方便路边巡视发现丢失的一卡通被盗用现象)；一卡通充值的方式同电话充值卡：刮开充值卡，打指定号码输入充值密码即可，新一卡通关联车牌号的方式可以采用手机往指定号码发送关联短信等方式：如关联短信含有一卡通的外部ID号和车牌号及车主手机号等信息，一旦关联若想更改则必须带身份证等才能更改以确保关联正确，但是也可以用车主手机号挂失等方式。
当用户办完事驾车离开时，再次打开一卡通，查看一卡通屏幕上的停车信息显示，并显示余额，此时用户只需要按一卡通上之“离开”按钮即可向路边停车信息收发器发送离开信息，一卡通可显示本次停车信息：起始时间，停车时间，费用，余额等等，几分钟内用户驾车离开泊位，泊位传感器自动感知车辆离去，本次停车计费结束；用户在有路边泊位的情况下随时可以通过一卡通的显示屏翻阅历史停车信息，若有不一致可以及时与服务商联系解决。
上述路边停车缴费原理描述可能未包含一些细节及异常情况，但无非是对设备做些冗余增加或者信息传递途径做些优化，基本的实现原理本质是一样的。
接下来描述停车场自动收费原理：
当持有本发明所述一卡通进入停车场时，入口摄像头自动识别车牌号并上传到服务器，道闸自动打开(对于无一卡通的车辆进入时，如同从前取卡进入，缴费出停车场也同从前)，当用户办完事离开停车场时，出口的摄像头再次自动识别车牌后上传到服务器，服务器自动寻找数据库中与此车牌号关联的一卡通号码，根据车辆进入时间和出入时间以及停车费率规定从该一卡通扣除本次停车费用，并且将消费信息发送给设置在出入口摄像头附近的显示屏显示车牌号、余额、本次消费额等信息，此种情况用户不需要打开一卡通。
最后描述车流信息大数据采集、信息通知、积分限行原理：
需要采集车流信息的路口放置的信息收发器负责与经过此路口的一卡通通讯，开启的一卡通以随机ID的身份以中功率每隔一段时间向信息收发器发送信息，云端服务器收集各种一卡通运行轨迹并经过大数据分析可以实时动态控制各个红绿灯的通行时间变化；为了鼓励车主开启一卡通，开启一卡通的客户可以获得积分并冲抵停车费；当前方有交通事故时，交警在处理交通事故时将交通事故信息简短的发送到服务器，各路口信息收发器从服务器获得信息后可以通知经过的一卡通并让一卡通以语言播报的方式通知车主，方便车主选择避让，这也是车主打开一卡通的动力之一：可以回避交通事故及获得其他紧急信息；对于有些路段在特定时间希望限制通行，此时可以采取在这些路段某些点放置摄像机拍摄经过的车辆牌照并且上传到云端服务器，识别出车牌后从车牌号关联的一卡通里收取过路费(即通过收过路费的方式来限制通行)。
本发明的有益效果是，提供了一种智能出行停车限行一卡通方法，该方法能全自动完成路边停车自动收费(不需要人工输入泊位)、实现停车场无人值守自动收费；并且通过积分及消息通知的方式鼓励车主开启一卡通从而能收集到城市里大多数机动车的出行数据以及全市停车位的即时占用情况等，为交通设施的设计和红绿灯的智能实时控制提供坚实的大数据支撑；本方法还为限行路段的通行收费提供了方便的收费方式；本发明中一卡通使用简单方便，适合不同年龄人使用，一卡通充值、购买(小卖部都可代销)、挂失等也十分简单方便，非常适合城市大规模普及使用从而具备很大的经济及社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一卡通卡片示意图。
图2是本发明的路边停车自动收费示意图。
图3是本发明的停车场收费示意图。
图中1.一卡通显示屏，2.按钮，3.密码，4.充电接口，5.泊位号，6.车辆传感器，7.泊位，8.信息收发器，9.服务器，10.一卡通，11.摄像头，12.停车场信息屏。
具体实施方式
在图1所示实施例中，一名片大小的卡片作为本发明中一卡通方法中之卡片称为一卡通，该卡片含有OLED显示屏(1)、喇叭、按钮(2)(显示器提示信息结合旁边的按钮提示用户像操作银行ATM机取款一样操作一卡通)、充电电池和汽车充电器USB充电接口(4)，采用无线扩频通讯芯片CYRF6936，该卡片的外部***为NO：00002016，用户首先从小买部购买一张面值为200元的空白卡片，该空白卡片里含有CPU，初始开机时会显示余额为200元，但此时由于没有关联车牌号，所以不能使用。用户购买后依据卡背面的使用说明往指定服务号码如1008899X发送短消息进行绑定，格式为：本卡***+车牌号+用户手机号+密码。此密码即为卡片上的密码(3)，刮开涂层后可见，本例中为“00002016+粤B8888+13902976204+37216888”，服务号码回复短信：“车牌绑定＝***00002016车牌号粤B8888用户手机号13902976204，回复OK表示确认”，用户回复“OK“后绑定成功。但此时一卡通开机并不能显示绑定车牌号信息，只有用户带着一卡通来到任何一个路边泊位或者布置在小卖部的专用读卡机器前，一卡通的绑定信息才可以在一卡通屏幕显示出来，因为只有在这两种情况下一卡通才能够与位于云端的服务器(该服务器与短信绑定收发服务器相连获得用户绑定信息)进行通讯从而获取绑定信息，绑定成功后一卡通屏幕会如图1显示：车牌号粤B8888、余额200元等信息。若绑定信息输错，用户用原来绑定的手机更正信息后再次发送绑定信息给服务号码即可(一旦绑定成功后，若需要更改所绑定的车牌号，为避免盗用必须带上身份证等依据方可)。
一卡通一旦绑定好一个车牌号，它就只能为该车牌号缴费，也就是每个卡片只能关联一个车牌牌照即只能为一辆车缴费，而且在***首次使用前必须要与唯一车牌号关联。
当关联好一卡通(即一卡通与车牌牌照号唯一对应)后，用户将此一卡通放置在车上(一卡通自带充电电池)，若一卡通没电则可用车载充电器充电(一卡通没电时路边停车不能缴费)。当用户开车出外想停在路边停车位即泊位(7)上时，路边停车位已经画出一个个线框称为泊位(7)，并且在其地面埋有泊位传感器(6)，每个泊位都编写有唯一号码即泊位号(5)方便识别，用户将车开进路边泊位(7)内后，打开一卡通(10)此时一卡通屏幕(1)显示余额为200元，车牌号为粤B8888，
一卡通一打开就会自动以低功率往外发送一卡通自身信息(内部ID等)，之所以以低功率(即5米左右的无线收发距离)发送是为了减少同时收到此信息的泊位传感器的数量，一卡通将信息发给泊位传感器而不是直接发给附近的路边信息收发器(8)是为了判断一卡通离哪个泊位传感器(6)近(泊位传感器能够接收到一卡通的无线信号强度，收到多个一卡通信号时，接收信号最强的哪个一卡通就是停在本泊位上的那个一卡通)，泊位传感器(6)会将所有接收到的一卡通信息(包括信号强度)添加自身信息(如泊位号等)后发送给路边信息收发器(8)，路边信息收发器(8)通过有线或无线经互联网上传到位于云端的各个服务器(9)，服务器(9)就知道是哪个车牌号停在哪个泊位上了。由于泊位传感器(6)本身每间隔一定时间(比如5分钟)会发送一个信息(包括车位占用信息、电池状态等)给路边信息收发器(8)，同时要时刻侦听一卡通(10)发来的信号并转发，所以可能会导致其内电池消耗过快从而需要更换，所以为了在服务器(9)得知泊位传感器(6)将没电时在不更换的情况下可充电，泊位传感器(6)含有无线充电装置，可以用放在泊位(7)上的专用设备(比如一个带大电池的无线充电器)在不破坏路面的情况下对埋在路面下的泊位传感器(6)无线充电。
此时被占用的泊位和停在其上的车牌号，服务器(9)均已经知晓，但是不排除有人步行拿着某个一卡通在某泊位旁边并未停车但碰巧打开了一卡通，为了排除这种情况，需要设置一个用户确认过程：也就是当用户停好车后需要打开一卡通，当服务器成功识别出泊位号车辆对应关系后会显示卡内余额及车牌号、泊位号(若服务未能成功识别，则表示要么卡故障，要么卡老化后发送信息泊位传感器收不到，此时用户将卡拿到车外减少车辆无线屏蔽即可自动通讯上，若还不成功则表明设备故障，可以报故障维修)，用户点击一卡通“停车”按钮后，以中功率发送给路边信息接收器(8)，经转发后服务器(9)获得了用户的确切停车信息(此时才表明此一卡通开始缴费，路边巡检人员可依此识别未缴费车辆)，一卡通屏幕(1)提示开始计费并动态刷新(若一直开着一卡通)显示停车计时情况及费用信息。停车一段时间后，当用户准备离开时，再次打卡一卡通时，用户点“离开”按钮即可表示要开车离开，一卡通提示本次停车时间及费用和余额，几分钟内离开即可。
上述路边停车收费流程为一般正常情况收费流程，当出现各种异常情况时问题也不大，只是增加一些约定而已：比如当用户刚停车时如果绑定到错误的泊位号(比如有金属屏蔽了部分区域影响了无线信号传输)时，也就是服务器(9)误以为汽车停在某一个泊位上而实际上停在另一个泊位上，此时按上述流程能够正常收费，但是收费巡检人员(若用户占用停车位而未缴费，则巡检人员可以上网获得泊位占用情况而给予罚单)通过手机上网从服务器获得的停车车牌号与泊位占用号对应关系不一致，这种情况下就如同人工输入泊位号有误一样，即使有错误收费照样无误，带来的问题是：发现盗用一卡通的车辆要费点劲比对，但毕竟这种情况很少出现；另一种情况是用户停车离开时若未按“离开“按键确认离开，则极端情况下被误关联的泊位有车停又未启动一卡通缴费，可能服务器(9)不能自动准确在车离开时停止计费，为了避免上述情况，可统一约定”用户在开车离开泊位时必须按“离开”按钮确认停车费用并停止计费(否则有可能不能自动停止计费：一般情况下服务器能感应到泊位上的汽车离开而自动停止与之关联的一卡通的继续计费，用户按“离开“按钮确认离开也有利于用户发现疑问及时投诉)
本一卡通在路边停车场普及使用后，推广到停车场使用可以实现停车场无人值守收费，节省大量成本，停车场收费的流程是：停车场出入口均设置有摄像头(11)识别车牌号码，用户开车进入停车场时，摄像装置(11)拍摄用户进入时车牌并上传给服务器(9)，停车时间依据是摄像头上传之汽车进入、驶出停车场时之车牌照片时间差，在停车场出入口摄像头(11)附近还设置有信息屏(12)(如液晶屏)用来显示车牌号、卡内余额和本次收费信息等，信息屏(12)还可以显示广告信息以产生收益。
本一卡通运用在路段限行收费时也十分方便，只要在实行限行收费的路段中设置若干摄像头抓拍通行之车牌号作为收费依据，然后从关联的一卡通里扣除即可。路段限行收费是对特定时间通过某特别拥堵路段实行不停车收费通行，以控制优化交通流量，若没有办理一卡通的车辆则不能通行，否则产生罚款信息计入行驶证。
通过限行收费的方式限制拥堵路段通行量的同时，更重要的是要收集大量实时交通流量信息，本一卡通可以接收设置在路口的各种无线信息收发器(8)发送的即时交通信息通知并且能以语音播放的方式播放给车主听，本一卡通还能向各路口信息收发器(8)发送本一卡通之随机ID，并上传到服务器(9)收集交通大数据。为了鼓励用户开启一卡通，每通过一个路口给予一定的积分奖励，积分可以换取停车时间和限行权限。同时为了保护用户隐私，一卡通向外发送的ID为随机ID，这个随机ID虽然也是唯一的，但它不关联任何车牌(也就是不能依据这个ID定位车辆)。
本实施例仅是描述了实现的基本原理和流程，在实际应用中为了提高***的健壮性，可增加如下优化措施：为了减少路边停车时车牌号与泊位号绑定错误，依据泊位占用是否以及泊位传感器接收的一卡通无线信号强度来判定接收到的最强信号强度的卡即为停在本泊位上的一卡通，但是有时由于信号的干扰以及两个相邻的泊位传感器距离仅一个车身长度(5米左右)，这使得两相邻的泊位传感器接收到的同一一卡通的无线信号强度差距不大，有时由于各种环境干扰可能出现识别误差，为了加强***的强健性，利用扩频通讯的发送和接收端必须具备同样的扩频码才可通讯的特点增加二组通讯通道来辅助绑定泊位号与一卡通号：奇数号泊位的泊位传感器用同一组扩频码称为奇泊位扩频码，偶数号泊位的泊位传感器用另一组扩频码扩频称为偶泊位扩频码，在用户路边停车启动一卡通时，一卡通更改扩频码先后增加两次同样的无线信息收发动作：发送本一卡通的***等信息给泊位传感器。这样当以奇泊位扩频码发送时，只有奇数号泊位(即奇数号泊位传感器)才能收到，当以偶泊位扩频码发送时，只有偶数号泊位(即偶数号泊位传感器)才能收到。对泊位号即泊位传感器按泊位号分组(可以按上述分成奇、偶组也可以分成更多组，每一组用不同的通讯通道或不同的扩频码通讯)这种分组相当于拉长了相邻泊位传感器的物理距离以便区分相邻泊位。各治位传感器将收到的所有一卡通信号强度都转发给云端的服务器(9)，服务器即可用各种信号强度差异结合泊位占用情况准确绑定泊位号与停在其上的一卡通号：即所有信号强度及泊位占用信息是统一发送到服务器经过综合分析来绑定泊位号和一卡通号的。
为了更进一步提高一卡通号与泊位号的绑定准确度，还可以在泊位传感器上的不同物理位置设置两个以上的无线接收器以达到在不同物理位置收集更多的一卡通无线接收信号强度便于识别多径干扰等无线干扰。对于以上所述各种通讯均可采用加密通讯，对于其中的通讯流程也可在实际运用中有所调整，当其总的原理是一样的。

Claims (8)

1.智能出行停车限行一卡通方法，包括一个带显示屏的一卡通卡片(简称一卡通)及若干设置在卡内及卡外的无线收发器，其特征是：此一卡通统一用来关联路边停车收费、停车场收费、车流信息收集、路段限行收费及信息通知等功能；一卡通通过其内的无线收发器与外界的无线收发器交换信息；路边停车自动收费时不需要手工输入泊位号。
2.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是一卡通内含有充电电池及充电接口；一卡通内无线收发器采用无线扩频通讯方式，并且一卡通能以低、中两种不同无线功率向外发送信息；每个一卡通有3个标识ID即外部ID、内部ID、随机ID，当一卡通以不同ID发送信息时无线发送功率可不同。
3.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是泊位传感器含有无线充电装置，可以用专用设备在不破坏路面的情况下对埋在路下的泊位传感器无线充电。
4.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是停车场停车时间依据摄像头上传之汽车进入、驶出时之车牌照片时间作为凭证，在停车场出入口摄像头附近设置有显示屏显示车牌号、卡内余额和本次收费信息等，显示屏还可显示广告信息；在实行路段限行收费时采取在此路段中设置摄像头抓拍通行之车牌号作为收费依据。
5.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是每个一卡通只能关联一个车牌牌照即只能为一辆车缴费，而且在***首次使用前必须要与唯一车牌号关联。
6.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是一卡通可以接收设置在路口的即时交通信息通知并且能语音播放；一卡通也能向路口的信息收发器发送车辆经过信息用于大数据分析。
7.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是一卡通在路边停车时先以低功率将***发给泊位传感器，泊位传感器将接收到的***及无线信号强度再发给附近的信息接收器；服务器依据泊位传感器中收到的一卡通无线信号强度以及泊位占用情况绑定停在泊位号上的一卡通。
8.根据权利要求1所述的智能出行停车限行一卡通方法，其特征是为了增强***的健壮性，对泊位号按奇偶进行分组，增加两个通讯通道来辅助绑定泊位号和一卡通号：奇数号泊位的泊位传感器用同一组扩频码称为奇泊位扩频码，偶数号泊位的泊位传感器用另一组扩频码扩频称为偶泊位扩频码；一卡通信号强度及泊位占用信息统一发送到服务器来综合分析绑定泊位号和一卡通号；泊位传感器上的不同物理位置设置有两个以上的无线接收器。
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