專利名稱：公路管理系統(tǒng)及其管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路上針對行駛車輛的管理系統(tǒng)和管理方法。
收費方面，我國使用的公路不停車收費系統(tǒng)中，收費站與車輛間的信息交換主要采用非接觸式IC卡，進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊。由于非接觸式IC卡的無線電信號作用距離不大，若車速太高，數(shù)據(jù)未交換完畢，車輛便已離開無線電作用范圍，因此，車輛通過收費站的速度受到限制。同時，由于作用距離小，交換的數(shù)據(jù)量相應(yīng)的受到限制，對系統(tǒng)的功能擴(kuò)展也帶來不利的影響。
此外，國內(nèi)外關(guān)于不停車收費系統(tǒng)的專利很多，有的技術(shù)已具相當(dāng)水平。其基本構(gòu)成都是利用車載設(shè)備與站內(nèi)設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式信息傳遞。主要又可分為二大類，其中一類是采用紅外線進(jìn)行通訊，為避免發(fā)生誤動作，使用無線電進(jìn)行車載設(shè)備的開啟，即所謂喚醒裝置。顯然，使用無線電作為喚醒信號，如有二部以上的車輛前后左右跟進(jìn)，距離很近，或者雙向行駛同時到達(dá)收費站，則開啟的將不是一部車，容易失去唯一性。另外，采用紅外線通訊，紅外線的作用距離很有限，不利于大量數(shù)據(jù)交換和車輛高速通行，如車速過高，則有可能前車數(shù)據(jù)還未交換完畢，后車已進(jìn)入紅外線作用范圍。
另一類不停車收費是采用無線電進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，無線電信號的信息交換之唯一性問題是必須解決的問題，否則，對進(jìn)入無線電作用距離以內(nèi)的車輛，都可能產(chǎn)生影響。有的專利對此問題未予以足夠的認(rèn)識，但大部分都采取了一定的措施。有在收費站安裝紅外構(gòu)成的車輛通過檢測器，但只能起通知收費系統(tǒng)開始工作的作用。對緊跟在后的另一車輛及反向行駛到達(dá)同一位置的車輛無法區(qū)別，其無線電信號可能干擾其他車輛。有采用無線電鑒別手段的，即根據(jù)全波束和扇形波束天線接收信號的強弱區(qū)別，來與進(jìn)入特定區(qū)域的ETC車進(jìn)行通訊，但這種方法仍然無法區(qū)別同時進(jìn)入特定通訊區(qū)的車輛，因為任何無線電措施都不能將特定通訊區(qū)設(shè)定得剛好一部車所占空間。有將特定的通訊標(biāo)志預(yù)先分配給各車載單元，以與站內(nèi)特定的通訊設(shè)備進(jìn)行通訊，以保證通訊的唯一性，但由于使用無線電通訊的頻道未能隨機(jī)變換，雖解決了車輛標(biāo)志的唯一性問題，但仍未解決同時到達(dá)的車輛通訊時的一一對應(yīng)，互相不干擾的問題。
綜上所述，如果車用IC卡采用接觸式IC卡，用專門的無線電收發(fā)裝置與收費站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可增大無線電信號的作用距離，對車速和數(shù)據(jù)交換量都不存在嚴(yán)格的限制，但由此又帶來前后跟進(jìn)的車輛、雙向行駛同時到達(dá)的車輛間的識別問題，而使這種方法難以投入實際運用。若使用紅外線通訊，與車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，雖可保證通訊中的唯一性問題，但由于紅外線的作用距離有限，又使車輛通行速度和數(shù)據(jù)交換量二者都受到限制。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的是提供一種公路上針對行駛車輛的管理系統(tǒng)和管理方法，它能夠?qū)νㄟ^的車輛車速和管理站與車輛間數(shù)據(jù)交換量不加以限制，而且確保相互間的通訊快捷、及時、可靠。
本發(fā)明所述的管理系統(tǒng)包括公路車輛上裝有的一個附IC卡的紅外遙控繳費器、管理站內(nèi)設(shè)置的分別相對于左、右通道的兩個紅外發(fā)射器、多個收費器以及作為管理和控制中心的、具有管理站內(nèi)各裝置與計算機(jī)之間的連接通道的一臺計算機(jī)，紅外遙控繳費器、紅外發(fā)射器和收費器具備相應(yīng)的多個工作頻道，其中繳費器主要由繳費器單片機(jī)、IC卡讀寫電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲器、無線電收發(fā)裝置和電源組成，其它的各部分均設(shè)置并行接口與繳費器單片機(jī)相接；收費器主要由收費器單片機(jī)、計算機(jī)接口電路和無線電收發(fā)裝置組成，收費器單片機(jī)通過計算機(jī)接口電路與計算機(jī)相接，無線電收發(fā)裝置接于收費器單片機(jī)；紅外發(fā)射器主要由發(fā)射器單片機(jī)和紅外發(fā)射裝置組成，其中發(fā)射器單片機(jī)與計算機(jī)相接，紅外發(fā)射裝置接于發(fā)射器單片機(jī)。
其管理方法如下當(dāng)安裝有紅外遙控繳費器的車輛通過管理站時，站內(nèi)紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外線打開車上繳費器的無線收發(fā)系統(tǒng)，繳費器開始工作，與站內(nèi)收費器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，收費器將接收到的有關(guān)數(shù)據(jù)送系統(tǒng)計算機(jī)處理，然后將計算機(jī)返送回來的數(shù)據(jù)發(fā)射給繳費器，收費完畢，收費器發(fā)出關(guān)機(jī)信號，繳費器將其自身的無線收發(fā)裝置關(guān)閉，整個收費過程結(jié)束。
站內(nèi)二個紅外發(fā)射器分別安裝在管理站的左右二個通道，分別開啟兩個不同方向通過的車輛上的繳費器。站內(nèi)多個收費器，可同時工作，但所使用的通訊頻率不相同，故發(fā)射的無線電信號不會互相混淆。車輛上的繳費器具有多個工作頻道，具體使用哪個頻道，由站內(nèi)的紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線頻率指定，紅外發(fā)射器受站內(nèi)計算機(jī)控制，在指定繳費器的工作頻道的同時，也給站內(nèi)的收費器中的一個指定相同的通訊頻率，使其一對一的工作，從根本上解決了不同車輛之間的信號識別問題，收費工作準(zhǔn)確無誤。由于車輛上安裝有專用繳費器，故其發(fā)射功率較強，無線電信號作用距離較大，加之允許同時對多個車輛收費，因此，對車輛通行速度和交換的數(shù)據(jù)量都無限制。既實現(xiàn)了高速不停車收費，同時還為系統(tǒng)功能擴(kuò)展提供了技術(shù)保障，如對車輛個體情況的稽查，包括各類規(guī)、稅費繳納情況的稽查，被盜車輛的鑒別與攔截，司機(jī)駕駛執(zhí)照及車輛年檢年審情況的檢查等，這些目前由交警人工進(jìn)行的工作均可改由本管理系統(tǒng)自動完成。
圖8是紅外發(fā)射器程序設(shè)計框圖；圖9是計算機(jī)的程序設(shè)計框圖；
1.車用紅外遙控繳費器車用紅外遙控繳費器是系統(tǒng)的重要組成部分，它與站內(nèi)收費器配套使用，繳費器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，繳費器的核心是單片機(jī)，單片機(jī)的軟件功能框圖如圖3和圖4。
繳費器主要由IC卡讀寫電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲器和無線電收發(fā)系統(tǒng)五部分組成。IC卡讀寫裝置用于用戶數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)用戶將所持IC卡插入IC卡插座后，向單片機(jī)發(fā)出中斷請求。此中斷為二級中斷，在未進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的情況下，單片機(jī)將響應(yīng)中斷，開始讀入IC卡內(nèi)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行該功能的軟件框圖如圖3所示。讀數(shù)開始，首先校對密碼，在密碼校對無誤后，讀取卡內(nèi)有關(guān)數(shù)據(jù)，包括車輛牌照號、車型代碼、現(xiàn)金數(shù)額、年檢年審情況記錄、各類規(guī)稅費繳納情況等。單片機(jī)讀入數(shù)據(jù)并將其存入內(nèi)存中，如果是新開戶，則將有關(guān)數(shù)據(jù)及信息貯存在外存中；若非新開戶，則與外存中原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如有新的有效信息，則將新的信息記入外存，否則原存數(shù)據(jù)不變，至此數(shù)據(jù)讀入過程結(jié)束。然后，清除內(nèi)存，并對IC卡進(jìn)行擦除操作，將IC卡的現(xiàn)金數(shù)據(jù)記錄區(qū)全部置1(實際是將數(shù)據(jù)清零)，卡內(nèi)的其它信息保留不作修改。用戶在插入IC卡后，如未將卡拔出，不會產(chǎn)生新的中斷請求，單片機(jī)不會重復(fù)讀取數(shù)據(jù)。如果用戶將未有新信息的卡反復(fù)連續(xù)插拔，不影響繳費器的正常工作。此外，繳費器還可以設(shè)有信息查詢按鍵，用戶可通過該按鍵隨時查看現(xiàn)金余額等有關(guān)信息。如圖3中中斷3所示。
紅外接收電路用來接收站內(nèi)紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號。當(dāng)車輛行駛通過管理站時，它接收到站內(nèi)發(fā)出的紅外信號，并將紅外信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的電信號，向單片機(jī)發(fā)出中斷請求，此中斷為一級中斷，單片機(jī)立即響應(yīng)。單片機(jī)響應(yīng)中斷后，開始執(zhí)行一系列操作，其軟件框圖見圖4。
其工作過程如下首先對紅外接收電路輸入信號的頻率進(jìn)行計數(shù)，根據(jù)計數(shù)結(jié)果，確定繳費器當(dāng)前應(yīng)使用的頻道，接通無線電收發(fā)裝置的電源，并為其指定工作頻道。接著將聯(lián)絡(luò)信號送無線發(fā)射裝置，開始與站內(nèi)的收費器聯(lián)絡(luò)，聯(lián)絡(luò)信號發(fā)射完畢，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，將無線收發(fā)裝置置接收狀態(tài)。當(dāng)接收到收費器發(fā)出的第一次握手信號后(此信號實際是收費器為繳費器指定的數(shù)據(jù)傳輸格式)，單片機(jī)對信號進(jìn)行分析，若接收的信息是合法的，則根據(jù)所接收的信息，確定數(shù)據(jù)傳輸格式，并按此數(shù)據(jù)格式準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，將有關(guān)數(shù)據(jù)從串行口逐一輸出到無線電收發(fā)裝置，將數(shù)據(jù)發(fā)射出去。若信息不合法，說明在信號傳輸過程中受到干擾，單片機(jī)用固定格式發(fā)出糾錯信號給收費器，然后重新回到接收狀態(tài)，準(zhǔn)備再次接收收費器的第一次握手信號，至第一次握手成功為止。數(shù)據(jù)發(fā)射完華，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，此后，收費器將會將數(shù)據(jù)返回，以進(jìn)行校對。收費器在返回數(shù)據(jù)之前會發(fā)送第二次握手信號。繳費器接收到的第二次握手信號，實際是新的數(shù)據(jù)格式。當(dāng)單片機(jī)與預(yù)先存儲在外存中的數(shù)據(jù)格式核對后，則發(fā)出回答信號給收費器，回答無誤，則要求收費器發(fā)射數(shù)據(jù)，否則請求收費器重復(fù)發(fā)射握手信號。收費器在與繳費器第二次握手成功后，將會把繳費器發(fā)射的數(shù)據(jù)返回。繳費器接收到數(shù)據(jù)后，與原來發(fā)射的數(shù)據(jù)核對，如核對無誤，則發(fā)出信號確認(rèn)；若核對結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯誤，則發(fā)出糾錯信號，同時繳費器將重復(fù)發(fā)射數(shù)據(jù)，其過程從第二此握手開始重復(fù)，直至數(shù)據(jù)核對無誤，此階段工作結(jié)束，單片機(jī)進(jìn)入等待階段，準(zhǔn)備接收收費器的第三次握手信號。同樣，此握手信號是收費器指定的新的數(shù)據(jù)格式。如收到信號，經(jīng)核對無誤后，收費器將會將新的信息發(fā)射出來，繳費器在接收到這一新的信息后(這一信息包括收費信息和繳費器回送數(shù)據(jù)所用的數(shù)據(jù)格式)，將數(shù)據(jù)暫存在內(nèi)存中，并將接收到的數(shù)據(jù)全部返回到收費器，進(jìn)入等待階段。收費器在核對無誤后，將發(fā)送收費完畢信號給繳費器，否則，將重復(fù)第三次握手的全過程。在第二次和第三次握手不成功時，重復(fù)握手的信號，即數(shù)據(jù)格式都會自動改變，其目的是排除通訊過程中的無線電干擾。另外，每次數(shù)據(jù)輸送和校對所用的數(shù)據(jù)格式也不同，目的是防止數(shù)據(jù)輸送和校對時相同的干擾被誤認(rèn)為合法數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式具有多樣性，對于每一個轉(zhuǎn)送的有效數(shù)據(jù)，0或1，可用四位或八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)代表，具體用什么數(shù)表示0，什么數(shù)表示1，則由收費器的單片機(jī)隨機(jī)的或根據(jù)一定的邏輯關(guān)系(或運算關(guān)系)指定，比如加上一個定數(shù)。
繳費器在接收到收費器的收費結(jié)束信號后，單片機(jī)將切斷無線電收發(fā)電路的電源，然后，對內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如是正常收費，則將外存中的金額減少；如因車輛現(xiàn)金余額不足，而又在允許透支的限額內(nèi)，則發(fā)出補費信息，提醒司機(jī)及時補足現(xiàn)金。如超過允許透支額，或車輛系被盜車輛、規(guī)稅費未繳納等情況，則發(fā)出停車信號，提請司機(jī)及時停車。經(jīng)一定時間的延續(xù)后，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以減少耗電，同時也可避免重復(fù)收費的發(fā)生。
繳費器的無線電收發(fā)電路的功能是接收和發(fā)射信號。具有多個工作頻道，一般不超過8個，就可滿足實際應(yīng)用的要求，其無線電頻率最好是在908KHz至5.8GHz之間，頻率越高，系統(tǒng)的工作時間越短。其工作電源的通斷、實際使用的工作頻道以及工作在接收或發(fā)射狀態(tài)等均由單片機(jī)控制。當(dāng)工作在接收狀態(tài)時，信號由天線進(jìn)入，經(jīng)調(diào)諧、放大、解調(diào)、整形、功放后，以串行方式輸入到單片機(jī)。當(dāng)其工作在發(fā)射狀態(tài)時，單片機(jī)將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)由串行口輸出，經(jīng)放大、調(diào)制、整形、功放，而后由天線發(fā)射出去。信號的調(diào)制可采用調(diào)幅或調(diào)頻，一般為增強系統(tǒng)的抗干擾能力，以采用調(diào)頻調(diào)制為佳。
調(diào)頻時，其基準(zhǔn)頻率由晶振產(chǎn)生，也可采用其他振蕩電路。但如眾所周知，使用晶振對提高基準(zhǔn)頻率的精度有利。
2.收費器收費器安裝在收費站內(nèi)，其電路連接框圖如圖5所示。收費器由收費器單片機(jī)、計算機(jī)接口電路、無線電收發(fā)系統(tǒng)三個主要部分構(gòu)成，其核心是收費器單片機(jī)，其軟件框圖如圖6。
與繳費器一樣，收費器的無線電收發(fā)裝置具有多個工作頻道，可與繳費器的工作頻道數(shù)相同，也可略少些，但其每一工作頻道的工作頻率必須與繳費器所具有的對應(yīng)工作頻率相同。
無線收發(fā)裝置的具體工作頻道由收費器的單片機(jī)根據(jù)系統(tǒng)計算機(jī)的指令指定，具體工作是發(fā)射，還是接收同樣由單片機(jī)控制。
其信號的接收和發(fā)射電路及工作原理與繳費器的無線電收發(fā)電路基本相同。
收費器的單片機(jī)與站內(nèi)計算機(jī)之間有通訊接口，一般采用串行通訊，但也可用并行通訊。收費器與站內(nèi)計算機(jī)及車載繳費器之間進(jìn)行信息交換，其工作過程如下管理站內(nèi)的管理計算機(jī)在給定站內(nèi)紅外發(fā)射器的紅外發(fā)射頻率的同時，也將與之相對應(yīng)的信號傳遞給收費器的單片機(jī)，根據(jù)計算機(jī)的信號，單片機(jī)可知其當(dāng)前應(yīng)工作的頻道，并向無線電收發(fā)裝置發(fā)出準(zhǔn)備接收的指令，使無線電裝置工作在接收狀態(tài)。單片機(jī)不斷對其數(shù)據(jù)接收口線進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到合法的由繳費器發(fā)來的聯(lián)絡(luò)信號后，將開始收費的信號發(fā)送給站內(nèi)計算機(jī)，說明已有車輛通過站內(nèi)紅外線發(fā)射器，應(yīng)改變紅外線發(fā)射頻率。同時，收費器單片機(jī)根據(jù)一定的邏輯關(guān)系，選定數(shù)據(jù)傳輸格式，并將這一信號以給定格式通過無線電發(fā)射裝置發(fā)射出去，此即第一次握手信號。當(dāng)然，此時無線電收發(fā)裝置工作在發(fā)射狀態(tài)。
然后單片機(jī)發(fā)出指令，將無線電收發(fā)裝置置接收狀態(tài)，準(zhǔn)備接收繳費器發(fā)回的信號，當(dāng)單片機(jī)接收到繳費器發(fā)回的信號后，若是糾錯信號，則重復(fù)發(fā)射第一次握手信號，至信號交換無誤后結(jié)束，將繳費器發(fā)來的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。然后發(fā)射第二次握手信號，經(jīng)與繳費器核對無誤后，將接收的數(shù)據(jù)返回給繳費器，并準(zhǔn)備好接收繳費器的回答信號。若回答信號是數(shù)據(jù)傳輸出錯，則改變數(shù)據(jù)傳輸格式，重發(fā)第二次握手信號至接收無誤止。在數(shù)據(jù)接收無誤后，單片機(jī)向站內(nèi)計算機(jī)發(fā)出請求交換數(shù)據(jù)的中斷信號。在中斷請求得到允許后，單片機(jī)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)(包括繳費器發(fā)送的現(xiàn)金余額、車輛牌照號、車型代碼、規(guī)稅費繳納情況等等)送計算機(jī)，并與計算機(jī)校對數(shù)據(jù)。此后不斷檢測與計算機(jī)的接口狀態(tài)，當(dāng)計算機(jī)發(fā)來請求交換數(shù)據(jù)的中斷信號時，收費器的單片機(jī)立即響應(yīng)，將計算機(jī)返回來的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存(這些數(shù)據(jù)包括收費金額、是否允許通行等)，在單片機(jī)與計算機(jī)交換并校對完畢后，向繳費器發(fā)出第三次握手信號。然后接收繳費器的回答信號，若回答信號是傳輸出錯，則改變數(shù)據(jù)格式后，重發(fā)第三次握手信號至信號傳遞無誤止。收費器接收到繳費器發(fā)送來的第三次握手成功的信號后，根據(jù)先期確定的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)發(fā)送繳費器。單片機(jī)轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)，接收繳費器回送的信號，并與原發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，若核對有誤，則再次改變數(shù)據(jù)格式，并重發(fā)第三次握手信號；若數(shù)據(jù)校對無誤，則向繳費器發(fā)出收費結(jié)束信號。之后向計算機(jī)發(fā)出收費完畢信號，通知計算機(jī)，可以接受新的任務(wù)。單片機(jī)進(jìn)入下一個工作周期，準(zhǔn)備對下一輛車進(jìn)行收費。
3.紅外發(fā)射器2個紅外發(fā)射器安裝在站內(nèi)，每一個負(fù)責(zé)一個方向通過的車輛，它受站內(nèi)計算機(jī)的控制，其電氣原理框圖如圖7所示。該裝置的內(nèi)部核心同樣是單片機(jī)，其軟件工作框圖如圖8所示。
圖7中紅外線發(fā)射裝置由單片機(jī)控制，具有與繳費器頻道數(shù)相同的工作頻道，不同的發(fā)射頻率代表不同的工作頻道，通過紅外線開啟車輛上的繳費器，同時也給繳費器指定了當(dāng)前工作頻道。
圖7中自動控制部分，主要用于站內(nèi)各種交通信號的開啟與管理。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出放行指令時，管理站的綠燈亮，紅燈熄；當(dāng)單片機(jī)發(fā)出截停車輛信號時，自動控制部分進(jìn)行如下工作紅燈亮、綠燈熄；打開自動攝像機(jī)，進(jìn)行現(xiàn)場錄像；發(fā)出警報信號，通知有關(guān)值班人員等。
單片機(jī)的作用是接收計算機(jī)指令，控制紅外發(fā)射裝置發(fā)射一定頻率的紅外線以及開、關(guān)站內(nèi)信號系統(tǒng)。一般情況下，單片機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)計算機(jī)發(fā)來中斷信號后，單片機(jī)響應(yīng)中斷，接收計算機(jī)指令，并存入內(nèi)存，然后對信號進(jìn)行分析，若是正常工作指令，則控制紅外線發(fā)射裝置，根據(jù)計算機(jī)要求，發(fā)射出指定頻率的紅外線，在未得到計算機(jī)新的指令之前，發(fā)射的紅外線頻率不變。
若計算機(jī)發(fā)出更改紅外線頻率的信號，則單片機(jī)將根據(jù)計算機(jī)指令將紅外發(fā)射頻率變換為計算機(jī)指定的頻率，一般，每通過一輛車，紅外線頻率必須變換一次，具體為何種頻率由站內(nèi)計算機(jī)根據(jù)頻道輪換使用，同一頻道不同時對兩部車收費的原則指定。
如果計算機(jī)發(fā)出的指令是要求截停車輛，則單片機(jī)將起動自動控制系統(tǒng)，控制站內(nèi)各類信號系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)的復(fù)位可由手動復(fù)位，也可經(jīng)一定延時后自動復(fù)位。在起動自動控制系統(tǒng)的同時，不影響紅外發(fā)射裝置的正常工作。
4.站內(nèi)系統(tǒng)計算機(jī)站內(nèi)系統(tǒng)計算機(jī)是整個管理站的核心管理計算機(jī)，它直接控制收費器和紅外發(fā)射器。另外，通過收費器控制車載繳費器。一般采用普通計算機(jī)便可，其軟件功能框圖如圖9所示。
計算機(jī)有多個對外連接通道，包括與數(shù)個站內(nèi)收費器之間的數(shù)據(jù)交換通道和二個紅外線發(fā)射器間的信號交換通道。計算機(jī)的第一個功能是對收費器使用的頻道予以控制，一般站內(nèi)收費器的數(shù)量小于或等于繳費器的通訊頻道。因此，計算機(jī)必須保證數(shù)個收費器同時工作時，沒有使用同一頻道工作的收費器。當(dāng)計算機(jī)將頻道指令送紅外線發(fā)射器的同時，必須將同一頻道指定給站內(nèi)的一個收費器。
當(dāng)計算機(jī)收到任一收費器發(fā)回的有繳費器聯(lián)絡(luò)成功的信息后，計算機(jī)應(yīng)立即響應(yīng)，更改紅外線發(fā)射器的發(fā)射頻率，同時檢索所有收費器，將同一頻道信號送與該紅外線發(fā)射器處于同一側(cè)的空閑收費器。
收費器發(fā)出要求進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中斷請求后，在計算機(jī)未處理完前一收費器的數(shù)據(jù)之前，不響應(yīng)中斷請求，但必須對所有的請求排隊，按先請求先響應(yīng)的原則，處理和各收費器之間的通訊聯(lián)絡(luò)。
計算機(jī)接收到某一收費器輸入的數(shù)據(jù)后，首先對數(shù)據(jù)的合法性加以判斷。數(shù)據(jù)合法，先查核車輛牌照號，與計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中保存的被盜本輛牌照號進(jìn)行比較，判斷該車是否是被盜車輛。然后識別車型代碼，確定收費額度，檢索各類規(guī)稅費繳納情況等。如車輛情況正常，則將收費額度及允許通行信號送回原送數(shù)據(jù)收費器。若車輛情況異常，則將收費額度與截停車輛信號送收費器。同時將截停信號發(fā)送給同側(cè)紅外發(fā)射器，以起動站內(nèi)截停車輛的有關(guān)設(shè)施。
計算機(jī)在發(fā)出截停信號的同時，應(yīng)將截停原因顯示出來，以備查詢。
計算機(jī)內(nèi)建有大型數(shù)據(jù)庫，將收費時間、收費數(shù)額、車輛牌照號等記入數(shù)據(jù)庫中，以備查詢和會計結(jié)算。
站內(nèi)計算機(jī)與整個管理系統(tǒng)的中心管理計算機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊與常用多機(jī)通訊系統(tǒng)無實質(zhì)性差別。
另外，需要說明的是，用戶IC卡的選型、寫卡等與常用IC卡系統(tǒng)基本相同，一般為可靠起見，宜用加密存儲器卡，發(fā)行卡時對卡的讀寫可使用通用寫卡器。
綜上所述，本發(fā)明用專用收費器、專用紅外遙控繳費器、專用紅外發(fā)射器和通用計算機(jī)構(gòu)成一個收費系統(tǒng)。收費器和繳費器都具有多個工作頻道，繳費器的開啟及工作頻道的確定由站內(nèi)的專用紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線控制，繳費器的關(guān)閉由站內(nèi)的收費器用無線電信號控制。同時工作的收費器使用不同的頻率進(jìn)行通訊。
數(shù)據(jù)傳輸中，為增強系統(tǒng)抗干擾的能力，在數(shù)據(jù)發(fā)送和校對時使用不同的數(shù)據(jù)傳輸格式。數(shù)據(jù)傳輸格式由收費器按預(yù)先設(shè)計的多種格式，根據(jù)初送數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)校對用不同的數(shù)據(jù)傳輸格式的原則選定。數(shù)據(jù)格式用固定的通訊格式作為握手信號在收費器和繳費器之間傳遞。
系統(tǒng)使用的專用收費器和繳費器具有較大的無線電發(fā)射功率，作用距離較大；容許在車輛高速行駛情況下進(jìn)行大量信息交換，本系統(tǒng)除具有收取過橋、過路費的能力外，還可以具備車輛各類狀況的稽查、自動截停車輛等公路管理功能。
使用本管理系統(tǒng)的主要具有如下優(yōu)點即提高了車輛在管理站通行的速度，一般情況下不須對車輛通行速度予以限制；擴(kuò)展了系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)由單一收取過橋、過路費，變?yōu)榧召M、稽查于一體的公路管理系統(tǒng)。
本發(fā)明為提高我國公路管理水平提供了技術(shù)保障。
權(quán)利要求
1.一種以安裝著附IC卡的紅外遙控繳費器的公路車輛通過安裝有收費器的管理站來實現(xiàn)公路車輛管理的管理方法，其特征在于包括以下步驟①所述管理站內(nèi)由計算機(jī)控制的紅外發(fā)射器向所述準(zhǔn)備通過的車輛發(fā)出紅外線信號，開啟所述車輛上的紅外遙控繳費器，并指定具有多個相應(yīng)通信頻率的繳費器和所述管理站內(nèi)的收費器的無線通訊頻率；②在各自單片機(jī)控制的繳費器和收費器之間以無線電通訊形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時，繳費器的單片機(jī)與收費站內(nèi)的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；③數(shù)據(jù)交換完畢，所述收費器關(guān)斷所述車輛上繳費器的無線發(fā)射電路，繳費器將信息寫入內(nèi)存或外存，所述計算機(jī)將信息記錄歸檔。
2.如權(quán)利要求1所述的管理方法，其特征在于所述步驟①中確定繳費器和收費器之間無線通信頻道的方法為所述車輛上繳費器的紅外接收電路將接收到所述管理站發(fā)出的紅外線信號，轉(zhuǎn)為相應(yīng)頻率的電信號后，向繳費器中的單片機(jī)發(fā)出中斷請求，繳費器單片機(jī)立即響應(yīng)，將繳費器中的無線收發(fā)裝置打開，根據(jù)輸入的電信號選定具有多個工作頻道的繳費器的當(dāng)前使用頻道，在向所述管理站的收費器發(fā)出聯(lián)絡(luò)信號后，置繳費器的無線收發(fā)裝置于接收狀態(tài)；所述管理站內(nèi)的計算機(jī)指定紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線頻率，同時指定管理站內(nèi)的眾多收費器中與該紅外線發(fā)射器同一側(cè)的一個空閑收費器開始工作，并給定相同的通訊頻率，使收費器與繳費器一對一的開始第一次握手工作，收費器的無線收發(fā)裝置向繳費器發(fā)出聯(lián)絡(luò)信號后，由收費器內(nèi)的單片機(jī)將其置接收狀態(tài)；在繳費器和收費器的無線收發(fā)裝置接收到對方發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號后，分別送至其單片機(jī)對信號進(jìn)行分析，若信息合法，即確定數(shù)據(jù)傳輸格式，并按此數(shù)據(jù)格式準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，將有關(guān)數(shù)據(jù)輸出到所控制的無線電收發(fā)裝置，將數(shù)據(jù)發(fā)射出去；若信息不合法，單片機(jī)發(fā)出糾錯信號，重復(fù)進(jìn)行第一次握手，至信息合法為止。
3.如權(quán)利要求1所述的管理方法，其特征在于所述步驟②中繳費器和收費器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方法為所述收費器將核對無誤的信息發(fā)送給所述計算機(jī)，所述計算機(jī)改變紅外發(fā)射器的發(fā)射頻率，同時，所述繳費器與收費器之間進(jìn)行第二次握手，在第一次握手時的工作頻道基礎(chǔ)上由繳費器和收費器中的單片機(jī)確認(rèn)新的數(shù)據(jù)傳輸和處理格式，并對發(fā)出和接收的信息進(jìn)行核對，若核對結(jié)果錯誤，重復(fù)進(jìn)行第二次握手；其后，所述收費器中的單片機(jī)向計算機(jī)發(fā)出請求交換數(shù)據(jù)的中斷信號，在中斷請求得到允許后，所述收費器單片機(jī)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)送計算機(jī)，并與計算機(jī)校對數(shù)據(jù)，此后不斷檢測與計算機(jī)的接口狀態(tài)，當(dāng)計算機(jī)發(fā)來數(shù)據(jù)交換中斷信號，收費器的單片機(jī)立即響應(yīng)，將計算機(jī)返回來的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，在單片機(jī)與計算機(jī)交換并校對完畢后，繳費器與收費器之間進(jìn)行第三次握手，收費器發(fā)射包含收費信息和回送格式的新數(shù)據(jù)格式的信號，繳費器接收后將接收的數(shù)據(jù)暫存并將信號返回給收費器；收費器接收到返回的信號后將接收到的數(shù)據(jù)送計算機(jī)處理，然后將計算機(jī)返送回來的數(shù)據(jù)發(fā)射給車上繳費器進(jìn)行核對，確定無誤后收費器發(fā)出收費完畢信號，若核對結(jié)果錯誤，重復(fù)進(jìn)行第三次握手。
4.一種公路車輛管理系統(tǒng)，公路車輛上裝有一個附IC卡的紅外遙控繳費器，管理站內(nèi)設(shè)置分別相對于左、右通道的兩個紅外發(fā)射器、多個收費器以及作為管理和控制中心的、具有收費站內(nèi)各裝置與計算機(jī)之間的連接通道的一臺計算機(jī)，紅外遙控繳費器、紅外發(fā)射器和收費器具備相應(yīng)的多個無線電工作頻道，其中繳費器主要由繳費器單片機(jī)、IC卡讀寫電路、紅外接收電路、外部數(shù)據(jù)存儲器、無線電收發(fā)裝置和電源組成，各部分均與繳費器單片機(jī)相接；收費器主要由收費器單片機(jī)、計算機(jī)接口電路和無線電收發(fā)裝置組成，收費器單片機(jī)通過計算機(jī)接口電路與計算機(jī)相接，無線電收發(fā)裝置接于收費器單片機(jī)；紅外發(fā)射器主要由發(fā)射器單片機(jī)和紅外發(fā)射裝置組成，其中發(fā)射器單片機(jī)與計算機(jī)相接，紅外發(fā)射裝置接于發(fā)射器單片機(jī)。
5.如權(quán)利要求3所述的管理系統(tǒng)，其特征在于所述管理系統(tǒng)是活動的。
6.如權(quán)利要求3所述的管理系統(tǒng)，其特征在于所述紅外發(fā)射器還包括一個自動控制裝置、一套交通信號顯示裝置和一臺自動攝像機(jī)，該自動控制裝置接在紅外發(fā)射器單片機(jī)和交通信號顯示裝置、自動攝像機(jī)之間，用于管理站內(nèi)的各種交通信號和自動攝像機(jī)。
7.如權(quán)利要求4至6的任何一項管理系統(tǒng)，其特征在于所述繳費器和收費器的無線電工作頻率在908KHz至5.8GHz之間。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種公路車輛管理系統(tǒng)，它使用專用收費器和繳費器，繳費器安裝在車輛上，收費器在管理站內(nèi)。車載繳費器由站內(nèi)的紅外線發(fā)射器打開，收費完畢，由站內(nèi)收費器控制將其無線電發(fā)射電路關(guān)閉。收費器和繳費器均具有多個工作頻道，由收費站的計算機(jī)控制，容許同時對多個車輛使用不同頻道收費，因此，車輛通行速度不受限制，且具有數(shù)據(jù)交換量大，系統(tǒng)功能擴(kuò)充裕度大的特點。同一系統(tǒng)，既可收取過橋、過路費，還可對車輛進(jìn)行規(guī)、稅費繳納情況、司機(jī)駕駛執(zhí)照情況、是否是被盜車輛等等車輛個體情況進(jìn)行稽查，為實現(xiàn)公路管理現(xiàn)代化提供了一種技術(shù)支持。
文檔編號G06K19/067GK1407488SQ0112779
公開日2003年4月2日 申請日期2001年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月30日
發(fā)明者羅良才 申請人:惠州大學(xué)