卫星定位不停车计算通行费的方法

1.一种卫星定位不停车计算通行费的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
步骤1：车载设备中的GPS接收机接收GPS定位信息，并将当前位置点的坐标值输送给车载设备中的微处理器；
步骤2：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点；以及车辆是否还处于非收费路段，当车辆经过某一非收费路段与收费路段之间的交叉节点而驶入收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号作为入口站点编号；
步骤3：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，继续在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点以及车辆是否还处于收费路段，当车辆经过某一收费路段与非收费路段之间的交叉节点而驶离收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号作为出口站点编号；
步骤4：车载设备中的微处理器判断入口站点编号与出口站点编号的大小，如果入口站点编号小于出口站点编号，表示车辆是沿上行方向行驶，则执行步骤5，如果入口站点编号大于出口站点编号，表示车辆是沿下行方向行驶，则直接执行步骤6；
步骤5：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号所在的列，记录下该列号，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号所在的行，记录下该行号，再将收费矩阵对照表中与该行号和列号对应的单元中的数据取出送给通信系统，然后执行步骤7；
步骤6：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号所在的行，记录下该行号，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号所在的列，记录下该列号，再将收费矩阵对照表中与该行号和列号对应的单元中的数据取出送给通信系统，然后执行步骤7；
步骤7：通信系统将数据发送给后台收费中心存储；
步骤8：返回步骤2。

技术领域\n本发明属于智能交通与无线通信技术领域，涉及基于卫星定位的电子收费系统中通行费的计算方法，该方法能够在车辆自由行驶状态下，完成电子收费，该方法也可应用到其它的电子不停车收费系统中进行费率计算。\n背景技术\n随着城市规模的不断扩大，高速公路的快速发展，城市交通流量迅速增长，交通密度大幅提高，给道路收费站的通行能力提出了新的要求。\n我国高速公路普遍采用封闭式收费，即在高速公路出入口设立收费站，在车辆进出收费站时进行计费，收费模式采用人工收费或单车道ETC电子不停车收费。\n人工收费方式，必须“停车-缴费-起步”，经常发生车辆拥堵现象。而目前国内采用的ETC电子不停车收费系统仍需要有收费站存在，还要设置自动栏杆，车辆在通过收费站时必须沿某个车道行驶通过，通行能力依然不高。基于卫星定位不停车的收费方法，不需要设置收费点，车辆可以在自由流的行驶状态下，高速通过收费站点，大大提高收费站点的通行能力，提高公路的使用效率，缓解交通压力。\n车辆通行费用计算有三种常用方法：按通行时间计费，按通行里程计费，按出入口收费。目前，我国公路普遍采用按出入口方式计费。\n在ETC电子不停车收费系统中，普遍采用按瘦客户端的方法计费，瘦客户端的计费方法是将费率表中出入口两两对应的费率存储到后台计费中心数据库中，如下面的表1所示，将车辆行驶中得到的实际出入口信息通过GSM/GPRS通信系统发送到后台计费中心，后台计费中心将收到的车辆出入口信息与数据库中的出入口信息记录进行查询比对，得到与之对应的两收费站之间的通行费。这种方式减轻了车载设备的计算量，但在前端车辆计费请求过多时，会增加后台计费中心计算量，给后台计费中心造成压力。同时也会增加无线数据的传输量，增加网络压力。\n表1\n  入口名称   出口名称   通行费用(元)   大羊坊   马驹桥   5   大羊坊   采育   10\n如果采用胖客户端的收费模式，即将费用计算过程交给车载设备，将计算出的费用结果发送到后台计费中心存储。这样可以减小后台计费中心的计算量。但是由于受车载设备成本的限制，车载设备的存储器空间有限，而表1中费率数据两两对应的存储方式会导致存储量非常庞大，且会影响处理数据效率，因此按出入口收费时，胖客户端的计算方法需要解决出入口费率表的记录和查询问题。\n发明内容\n为解决上述问题，本发明的目的是提供一种卫星定位不停车计算通行费的方法，采用胖客户端的收费模式，即将费用计算过程交给车载设备，能够大大减轻后台计费中心的计算量，本方法还能大大节省车载设备的存储器空间并提高计算效率。\n为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：\n一种卫星定位不停车计算通行费的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：\n步骤1：车载设备中的GPS接收机接收GPS定位信息，并将当前位置点的坐标值输送给车载设备中的微处理器；\n步骤2：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点；以及车辆是否还处于非收费路段，当车辆经过某一非收费路段与收费路段之间的交叉节点而驶入收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号作为入口站点编号；\n步骤3：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，继续在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点以及车辆是否还处于收费路段，当车辆经过某一收费路段与非收费路段之间的交叉节点而驶离收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号作为出口站点编号；\n步骤4：车载设备中的微处理器判断入口站点编号与出口站点编号的大小，如果入口站点编号小于出口站点编号，表示车辆是沿上行方向行驶，则执行步骤5，如果入口站点编号大于出口站点编号，表示车辆是沿下行方向行驶，则直接执行步骤6；\n步骤5：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号所在的列，记录下该列号，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号所在的行，记录下该行号，再将收费矩阵对照表中与该行号和列号对应的单元中的数据取出送给通信系统，然后执行步骤7；\n步骤6：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号所在的行，记录下该行号，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号所在的列，记录下该列号，再将收费矩阵对照表中与该行号和列号对应的单元中的数据取出送给通信系统，然后执行步骤7；\n步骤7：通信系统将数据发送给后台收费中心存储；\n步骤8：返回步骤2。\n本发明具有以下积极有益效果：\n本发明根据国内高速公路现有的按出入口计费的模式，提出了一种新的出入口费率表记录和查询方法，继而在车载设备上通过计算机微处理器实现智能模拟人工查表来计算费用。\n本方法主要由收费路段匹配、通行费用计算和收费信息传递过程组成，其中通行费用计算是非常重要的部分，直接导致收费的正确与否。通行费用计算方法采用胖客户端方式，即费率计算在车载端完成。将计算出的费用结果通过通信系统发送到后台计费中心存储，大大减轻后台计费中心的计算量。\n附图说明\n图1是A类型车费率表的结构示意图。\n图2是B类型车费率表的结构示意图。\n图3是A类型车与B类型车费率表附合在一起的结构示意图。\n图4是图3所示费率表的矩阵结构示意图。\n图5是图4所示矩阵的使用原理示意图。\n图6是车辆在高速公路上沿上行方向行驶的示意图。\n图7是车辆在高速公路上沿下行方向行驶的示意图。\n具体实施方式\n目前，我国公路通行费主要采用按出入口方式进行计算。下面以津京塘高速公路上现在使用的通行费率为例进行说明。\n请参照图1，图1是津京唐高速公路A类车的费率梯型表。\n请参照图2，图2是津京唐高速公路B类车的费率梯型表。\n本发明的核心是通过计算机微处理器智能模拟人工查表进行费率计算，通过对高速公路费率梯型表的研究发现，如果出入口费率表采用矩阵方式存储，可以大大节省车载设备的存储器空间，并可提高查询效率。\n其具体方法是：将图1、图2所示的费率梯型表合并在一起，成为图3所示的形式，图3是津京唐高速公路A类车和B类车的费率查询表。\n表中包含A类和B类车型收费费率，以对角线为分界线，左上部为A类车，右下部为B类车，对角线上的各个收费站点是高速公路的出入口，任意出入口的行与列对应的表格单元的数值，即为相应的通行费。\n以津京塘高速公路为例，存储A、B类型车辆的费率金额，数据采用整形，即每个整形数需4个字节，用矩阵的方式进行记录和存储，需要12×12×4＝576字节；而用上述表1的方式进行记录和存储，数据同样采用整形，每个记录至少需3×4个字节，12个出入口，A、B型车需288个记录，共需存储空间为3×4×288＝3456字节，它的存储空间是矩阵方式存储的6倍，且会随着出入口的增加成指数级增长。\n本方法实施时，要先在车载设备的程序存储器中写入矩阵形式的费率表，以便微处理器通过软件程序进行查询。\n该矩阵形式的费率表如图4和图5所示，费率表的结构包含A类和B类两类车型：矩阵中对角线上的4位数值为出、入口站点编号，这些编号是：(1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007、1008、1009、1010、1011、1012)，其中各项分别对应于实际收费站点：(大羊坊、马驹桥、采育、廊坊、泗村店、杨村、宜兴埠、金钟路、天津机场、军粮城、塘沽西、天津塘沽)。请参照图5，A类型的车辆，其费率表矩阵由n行和m列组成。\n本方法是通过计算机程序来模拟收费员收费查询过程。查询方法是根据车辆在收费路段上的入口编号和出口编号，查找费率表矩阵中对角线上的对应行号和列号，通过行列相交，得到收费金额。\n实施例一：\n请参照图5、图6，本发明是一种卫星定位不停车计算通行费的方法，该方法包括以下步骤：\n步骤1：车载设备中的GPS接收机接收GPS定位信息，并将当前位置点的坐标值输送给车载设备中的微处理器；GPS是指卫星全球定位系统。\n步骤2：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点；以及车辆是否还处于非收费路段，当车辆经过某一非收费路段L1与收费路段L2之间的交叉节点1003而驶入收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号1003作为入口站点编号；\n步骤3：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，继续在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点以及车辆是否还处于收费路段，当车辆经过某一收费路段L3与非收费路段L4之间的交叉节点1009而驶离收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号1009作为出口站点编号；\n步骤4：车载设备中的微处理器判断入口站点编号与出口站点编号的大小，入口站点编号1003小于出口站点编号1009，表示车辆是沿上行方向行驶，则执行步骤5；\n步骤5：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号1003所在的列，记录下该列号为j，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号1009所在的行，记录下该行号i，再将收费矩阵对照表中与该行号i和列号j对应的单元中的数据30取出送给通信系统，然后执行步骤7；\n步骤7；通信系统将数据30发送给后台收费中心存储，数据30代表入口站点与出口站点之间的通行费为30元。\n步骤8：返回步骤2。\n实施例二，\n请参照图5、图7，本发明是一种卫星定位不停车计算通行费的方法，该方法包括以下步骤：\n步骤1：车载设备中的GPS接收机接收GPS定位信息，并将当前位置点的坐标值输送给车载设备中的微处理器；\n步骤2：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，在车载电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点；以及车辆是否还处于非收费路段，当车辆经过某一非收费路段L4与收费路段L3之间的交叉节点1009而驶入收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号1009作为入口站点编号；\n步骤3：车载设备中的微处理器以当前接收到的GPS位置点为中心，继续在电子收费地图上搜索路段数据，判断车辆是否经过路段交叉节点以及车辆是否还处于收费路段，当车辆经过某一收费路段L2与非收费路段L1之间的交叉节点1003而驶离收费路段时，车载设备中的微处理器记录该交叉节点的编号1003作为出口站点编号；\n步骤4：车载设备中的微处理器判断入口站点编号与出口站点编号的大小，入口站点编号1009大于出口站点编号1003，表示车辆是沿下行方向行驶，则执行步骤6；\n步骤6：车载设备中的微处理器在收费矩阵对照表中找到入口站点编号1009所在的行，记录下该行号i，在收费矩阵对照表中找到出口站点编号1003所在的列，记录下该列号j，再将收费矩阵对照表中与该行号i和列号j对应的单元中的数据30取出送给通信系统，然后执行步骤7；\n步骤7：通信系统将数据30发送给后台收费中心存储，数据30代表入口站点与出口站点之间的通行费为30元。\n步骤8：返回步骤2。\n上述两个实施例是按A类型车辆进行查询的，按B类型车辆查询的方式与上述实施例相同，即在矩阵中查找与出、入口站点编号对应的行号i和列号j，然后以i行j列对应的单元中的数据作为通行费，通过GSM/GPRS通信系统发给后台计费中心存储。\n京津塘高速公路收费按车型分类，有A、B、C、D四类，图4所示的矩阵中存放了A、B类型车辆的通行费率，对于C、D类型的车辆，只需在车载设备的程序存储器中构建一个类似的矩阵，则所有收费口两两之间的通行费额均可快速算出。按出入口收费方法符合国内道路收费实际情况，易于推广到其它高速公路的ETC不停车收费中。\n车载设备的成本不能过高，否则车主无法接受，受车载设备成本的限制，车载设备的存储空间有限，本方法采用智能模拟人工比对的过程，利用矩阵中行列计算的方法得到收费金额。该方法可以大大节省车载设备的存储器空间并可大大提高费率查找速度，对于出入口较多的高速公路效果更加明显，具有工程上的利用价值，因而具有实用性。\n本方法采用胖客户端方式，即费率计算在车载端完成，将计算出的费用结果通过GSM/GPRS通信系统发给后台计费中心存储，这样可以减小后台计费中心的计算量，具有突出的实质性特点和显著的进步。\n下面是具体的算法描述：\nvoid：ETC_Cal_Jingjin(int GPS_Node，char In_Point[100]，char Out_Point[100])\n    //count the fee by the in point and out point\n{\n    int charge_rate[12][12]＝{{50，45，40，35，30，25，15，15，10，5，5，1012}，\n                           {45，40，35，30，25，20，10，10，10，5，1011，5}，\n                           {45，40，35，30，25，20，10，10，5，1010，5，5}，\n                           {35，35，30，25，20，15，5，5，1009，10，10，15}，\n                           {35，30，25，20，15，10，5，1008，5，10，15，20}，\n                           {35，30，25，20，15，10，1007，5，5，15，15，20}，\n                           {25，20，15，10，5，1006，10，15，15，25，30，35}，\n                           {20，15，10，5，1005，10，20，20，25，35，35，40}，\n                           {15，10，5，1004，10，15，30，30，35，40，45，50}，\n                           {10，5，1003，5，15，20，35，35，40，45，50，55}，\n                           {5，1002，5，10，20，30，40，40，45，55，55，60}，\n                           {1001，5，15，20，25，35，45，50，50，60，60，65}}；\n   int                                     Name_ID[12]                            ＝\n{1001，1002，1003，1004，1005，1006，1007，1008，1009，1010，1011，1012}；\nchar Name[12][100]＝{″大羊坊″，″马驹桥″，″采育″，″廊坊″，″泗村店″，″杨村″，″宜兴埠″，″金钟路″，″天津机场″，″军粮城″，″塘沽西″，″天津塘沽″}；\nint i，j，In_Num，Out_Num，In_ID，Out_ID，charge_sum，row_num，colum_num；\nBOOL find_in＝0，find_out＝0；\n//////////////////////////////////////////////////////////////////\nfor(i＝0；i＜12；i++)\n{\n   if(strstr(In_Point，Name[i])！＝NULL)\n   {\n       InN_um＝Name_ID[i]；\n       strcpy(In_Point，Name[i])；\n       find_in＝1；\n   }\n   if(strstr(Out_Point，Name[i])！＝NULL)\n   {\n       Out_Num＝Name_ID[i]；\n       strcpy(Out_Point，Name[i])；\n       find_out＝1；\n   }\n}\nif(find_in＝＝0||find_out＝＝0)\n{\n      MessageBox(″出入口名称错误！″，″Warning″，MB_OK|MB_ICONINFORMATION)；\n      return；\n   }\n   if(strcmp(In_Point，Out_Point)＝＝0)//same toll gate name\n   {\n       charge_sum＝0；\n       km_total＝charge_sum；\n       strcpy(In_Point_S，In_Point)；\n       strcpy(Out_Point_S，Out_Point)；\n       Play_Cost_Voice(″dddd″，charge_sum)；\n       return；\n   }\n/////////////////////////////////////////////////////////////////////\n   for(i＝0；i＜12；i++)\n   {\n       if(strcmp(Name[i]，In_Point)＝＝0)\n           In_Num＝Name_ID[i]；\n       if(strcmp(Name[i]，Out_Point)＝＝0)\n           Out_Num＝Name_ID[i]；\n   }\n//for Vehicle Type A\n    for(i＝0；i＜12；i++)\n    {\n       if(In_Num＞Out_Num)\n       {\n           if(charge_rate[i][11-i]＝＝In_Num)\n              row_num＝i；\n           if(charge_rate[i][11-i]＝＝Out_Num)\n              colum_num＝11-i；\n       }\n       else\n       {\n           if(charge_rate[i][11-i]＝＝In_Num)\n             colum_num＝11-i；\n           if(charge_rate[i][11-i]＝＝Out_Num)\n             row_num＝i；\n       }\n    }\n    charge_sum＝charge_rate[row_num][colum_num]；