高速公路多路径识别收费系统

摘要

本发明公开了一种高速公路多路径识别收费系统，由通行IC卡、高频电子标签、无线电子标识站以及双读头IC卡读写器组成；无线电子标识站由微处理器、微波发送接受芯片构成。高频电子标签由微处理器、EEPROM及收发电路模块构成。双读头IC卡读写器由微处理器、射频卡读写芯片、微波通信芯片构成。本发明高速公路多路径识别收费系统，可沿用原有的通行IC卡，原有的通行IC卡与高频电子标签被简单地封装在一起，外形与内部卡结构都无需变化。无线电子标识站，设在路边，司机经过时无需停车和减速。该无线电子标识站设备简单，维护方便。进入口操作员的操作，与原有的操作一致。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速公路收费系统，具体说，是一种高速公路多路径识别收费系统。

背景技术

随着高速公路的不断建设，高速公路网规模越来越大，路网结构越来越复杂，车辆在高速公路网内从A点到B点，往往存在有多条行驶路径。在联网收费环境下，尤其是在投资主体多元化的路网环境下，如何确定车辆行驶路径，将影响每一通行车辆通行费的计算及收入的通行费在各业主之间的拆分。

目前采用的是对车主进行最短路径的收费，即车辆在高速公路入口收费站领取通行卡，在出口收费站根据通行卡的入口站信息计算应缴纳的通行费。车辆从起点到终点存在两条或两条以上的路径时，将最短路径作为车辆通行费的计算路径，此方法最为简便。完全可以通过双方或多方通过现场调查及协商，在考虑交通量、里程、收费额或者投资比例等因素，采用双方或多方接受的调查方法，从而确定通行费的分配方法。这种做法的缺点是不能做到精确收费和拆分。

除了这种基于统计的方式对通行费进行清分以外，还可以采用精确记录车辆行车路径的方式记录车辆的行车路径的方式，目前提出的方式有：

a)车牌识别。在可能出现二义性道路上设立车牌识别记录站，当车辆通过该处时，记录下车牌，并传至中心服务器。当车辆抵达出口收费站时，由出口的收费计算机从中心服务器中根据车牌查询该车辆的路径信息。

b)GPS。车辆在高速公路入口收费站领取GPS电子装置，记录该车辆的行车路线，出口的收费计算机根据GPS电子装置中记录的行车路线进行收费。

c)停车标识站法。在需要设置标识站的地方设置几条带收费岛的车道，车辆通过时司机需停车刷卡，设备将标示站信息写入通行IC卡。出口站可根据卡内信息精确收费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种可与现有收费系统结合的、结构简单、使用便捷的高速公路多路径识别收费系统。

本发明的基本设计思路是，在原有的收费系统中，增设若干无线电子标识站、在原通行IC卡上封装一个高频电子标签，将原IC卡读写器改为双读头IC卡读写器。无线电子标识站可不断向周围发送自身的ID号，高频电子标签和原通行IC卡封装在一个装置内。该电子标签在高速运动时可接受无线电子标识站号，并写入自身的E2ROM中。双读头IC卡读写器，先读出IC通行卡的内容，再读出电子标签内存储的标识站的ID，进行精确收费。

本发明高速公路多路径识别收费系统，由通行IC卡、高频电子标签、无线电子标识站以及双读头IC卡读写器组成；其特征是：

无线电子标识站由微处理器、微波发送接受芯片构成。采用微处理器控制微波发送接受芯片不间断地发送设在MCU内的ID号，该ID号事先被设定在MCU的程序中；

高频电子标签由微处理器、EEPROM及收发电路模块构成，微处理器与收发电路模块主要通过SPI进行沟通。E2ROM用于存放标签的ID值和接受到的标识站ID值。

双读头IC卡读写器由微处理器、射频卡读写芯片、微波通信芯片构成；微处理器控制射频卡读写芯片和微波通信芯片工作。

本发明高速公路多路径识别收费系统，可沿用原有的通行IC卡，原有的通行IC卡与高频电子标签被简单地封装在一起，外形与内部卡结构都无需变化。无线电子标识站，设在路边，司机经过时无需停车和减速。该无线电子标识站设备简单，维护方便。进入口操作员的操作，与原有的操作一致。

附图说明

图1为本发明高速公路多路径识别收费系统的无线电子标识站原理框图；

图2为本发明高速公路多路径识别收费系统的高频电子标签原理框图；

图3为MSP430与NRF905模块接口图；

图4为本发明高速公路多路径识别收费系统的双读头IC卡读写器原理框图；

图5为本发明高速公路多路径识别收费系统的双读头IC卡读写器出口工作程序流程图；

图6为本发明高速公路多路径识别收费系统的双读头IC卡读写器入口工作程序流程图；

图7为高频电子标签软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例：高速公路多路径识别收费系统，由通行IC卡、高频电子标签、无线电子标识站以及双读头IC卡读写器组成；其中：

无线电子标识站：

如图1所示，由MCU(单片机)、Nrf905(一种微波发送接受芯片)模块。采用MCU控制nRF905以433Mhz的频率不间断的发送设在MCU内的ID号，该ID号事先被设定在MCU的程序中。

高频电子标签：

如图2所示，由低功耗单片机MSP430F123、EEPROM AT24C02、nrf905收发电路组成。标签中E2ROM有两个作用，一是存放标签的ID值，该标签的ID值共5个字节，通常设成与其封装在一起的通行卡的ID值后五个字节一样。另一作用是在电子标签接受到标识站的ID后，保存在本标签的E2ROM中。

MSP430单片机与nRF905模块主要通过SPI进行沟通。MSP430单片机可使用通用的I/O口模拟SPI与nRF905模块连接，另外用通用的I/O脚与nRF905的TXEN、TRX_CE、PWR_UP、CD、AM、DR等引脚连接，进行控制。MSP430单片机与nRF905模块接口如图3所示。

本高频电子标签采用电池工作。高频电子标签、通行IC卡、电池一起被封装于同一个塑料套内。

双读头IC卡读写器：

在收费站的出入口收费亭安装双读头IC卡读写器，其首先以13.56M赫兹对封装在一起的通行卡进行读写，获取电子标签的ID号后，再对电子标签进行读写。

如图4所示：RC500为PHLIPS的射频卡读写芯片，可以以13.56M赫兹对TYPE A和TYPE B的卡进行读写。NRF905是微波通信芯片，用于与电子标签进行通信。单片机控制RC500和nRF905工作，此外单片机外接两个SAM卡卡座，用于安置IC票卡的SAM(安全存储模块)卡。

工作流程：

标识站工作流程

1、无线系统自动上电

2、ID号加载，(加前导码和CRC校验码)

3、数据包发送nRF905将连续的发送刚才写入的数据包

读卡器工作流程

入口：如图6所示，双读头读写器向电子标签发送清0命令，将电子标签中的EEPROM信息清0。

出口：如图5所示，当车辆到出口时，非接触式射频卡激活IC卡读写模块，然后非接触式射频卡读写模块读取非接触式射频卡数据，接着NRF905模块向电子标签发送“发送数据命令”，车载设备将电子标签上EEPROM中的数据发送给双读头读写器，双读头读写器将数据送往PC机。

高频电子标签软件：

标签每两秒苏醒一次，开始接收数据。标签苏醒后，会持续等待100毫秒，如果在此期间接收到协议数据，进行处理，否则转睡眠。对于中途站，如果收到有效的基站ID号，将之存入电子标签，否则转睡眠。而对于终点站，要涉及到选卡，如是对本标签操作，标签将一直保持清醒，直到数据处理完并且清零后。标签软件流程图7所示。