本發(fā)明涉及一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

不停車收費(fèi)系統(tǒng)(又稱電子收費(fèi)系統(tǒng)Electronic Toll Collection System，簡(jiǎn)稱ETC系統(tǒng))利用無(wú)線技術(shù)完成車輛與收費(fèi)站之間的數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)行車輛自動(dòng)識(shí)別和有關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的交換，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行收費(fèi)數(shù)據(jù)的處理，實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi)的全電子收費(fèi)系統(tǒng)。

由于無(wú)線信道自身的廣播特性，電磁波傳播缺乏良好的定向性，所以目前已經(jīng)部分部署的ETC系統(tǒng)普遍要求車輛通過(guò)時(shí)放慢速度，從而客觀上降低了通信效率。更為令人不滿意的是，ETC卡無(wú)法識(shí)別或者錯(cuò)誤識(shí)別的情況時(shí)有發(fā)生，前后車間距過(guò)小所導(dǎo)致的跟車干擾也難以克服。此外，由于ETC系統(tǒng)直接涉及用戶的經(jīng)濟(jì)利益，因此無(wú)線通信的安全性也是值得關(guān)注的隱患。這些問(wèn)題使得基于微波無(wú)線傳輸?shù)腅TC系統(tǒng)的效能還有很大的提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)與方法，解決現(xiàn)有ETC識(shí)別率、抗干擾和安全性方面存在的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，包括收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊、可見光通信發(fā)送模塊、可見光通信接收模塊以及收費(fèi)處理模塊，所述可見光通信發(fā)送模塊安裝于車輛上，與車輛前燈相連接，所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊與所述可見光通信發(fā)送模塊通信連接或一體化設(shè)計(jì)，所述可見光通信接收模塊安裝于道路收費(fèi)站，所述可見光通信接收模塊與所述收費(fèi)處理模塊通信連接，所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)車輛用戶的收費(fèi)信息，所述可見光通信發(fā)送模塊用于根據(jù)所述收費(fèi)信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，產(chǎn)生出適宜承載于可見光上的波形數(shù)據(jù)，并控制所述車前燈以可見光信號(hào)的形式發(fā)送出去，所述可見光通信接收模塊用于接收所述車前燈發(fā)送的所述可見光信號(hào)，并將其還原為數(shù)字信息并發(fā)送給所述收費(fèi)處理模塊，由所述收費(fèi)處理模塊完成放行控制和收費(fèi)記錄與處理。

進(jìn)一步地：

所述可見光通信接收模塊安裝于收費(fèi)站抬桿或閘門上。

所述收費(fèi)信息包括用戶的ID、車輛的車型、牌照。

所述車輛前燈為前大燈、晝間燈或?yàn)檐囕d通信專門安裝的燈具，優(yōu)選為L(zhǎng)ED燈。

所述可見光通信發(fā)送模塊包括調(diào)制編碼模塊、LED控制模塊以及主控制器，所述調(diào)制編碼模塊經(jīng)通信鏈路連接所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊，所述調(diào)制編碼模塊用于對(duì)準(zhǔn)備使用可見光發(fā)送的數(shù)字信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，以產(chǎn)生出適宜承載于可見光上的波形，所述LED控制模塊經(jīng)燈具控制鏈路與采用LED燈具的所述車前燈連接，所述LED控制模塊用于對(duì)所述LED燈具的發(fā)光幅度和相位進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的可見光傳輸，所述主控制器用于控制和協(xié)調(diào)所述可見光通信發(fā)送模塊各部分的正常運(yùn)行。

所述可見光通信接收模塊包括光電轉(zhuǎn)換接口、解調(diào)解碼模塊以及主控制器，所述光電轉(zhuǎn)換接口用于接收可見光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述解調(diào)解碼模塊用于對(duì)可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，提取其中的數(shù)字信息，并通過(guò)通信接口經(jīng)通信鏈路傳輸?shù)剿鍪召M(fèi)處理模塊，所述主控制器用于控制和協(xié)調(diào)所述可見光通信接收模塊各部分的正常運(yùn)行。

所述收費(fèi)處理模塊包括收費(fèi)站計(jì)算機(jī)，所述收費(fèi)站計(jì)算機(jī)接收所述可見光通信接收模塊發(fā)送來(lái)的信息，對(duì)用戶身份信息以及車輛信息進(jìn)行認(rèn)證，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與銀行或者道路管理部門的服務(wù)器相連接，訪問(wèn)用戶的相關(guān)帳戶以完成收費(fèi)扣款；所述收費(fèi)站計(jì)算機(jī)根據(jù)扣款是否成功進(jìn)行道路收費(fèi)站設(shè)施的放行控制。

所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊包括靜態(tài)存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)卡槽、存儲(chǔ)卡接口和主控制器，所述靜態(tài)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶無(wú)法自行讀取和修改的信息，所述存儲(chǔ)卡槽用于插入用戶的存儲(chǔ)卡，所述存儲(chǔ)卡接口用于從所述存儲(chǔ)卡槽內(nèi)的存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)，所述主控制器控制從所述靜態(tài)存儲(chǔ)器或者所述存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)并傳送給所述可見光通信發(fā)送模塊。

一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)方法，使用所述的基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)。

進(jìn)一步地，所述可見光通信發(fā)送模塊使用的可見光調(diào)制方式包括OOK、QAM或OFDM，使用的可見光編碼方式包括前向糾錯(cuò)編碼或防閃爍擾碼。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和方法，其不需要安裝微波通信設(shè)備，只需要在車輛的前燈上安裝可見光通信控制裝置，同時(shí)在收費(fèi)站處例如抬桿上安裝用于接收可見光信號(hào)的接收器，可通過(guò)抬桿自然走線，將接收器與收費(fèi)站室內(nèi)電腦相連接。車輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，只需要在通信裝置的控制下，用前燈照射至抬桿，即可將包括車型和牌號(hào)在內(nèi)的收費(fèi)信息發(fā)送至收費(fèi)站，收費(fèi)站的電腦自動(dòng)與銀行或者高速管理部門連接，扣除用戶帳戶中的相應(yīng)費(fèi)用，達(dá)到不停車收費(fèi)的目的。

可見光通信(Visible Light Communication，VLC)是一種新興的基于可見光(400THz-790THz)的光無(wú)線通信技術(shù)。作為自由空間光通信的典型代表，可見光通信可以提供短距離、安全、無(wú)干擾的無(wú)線鏈路，與傳統(tǒng)的射頻通信相比，可見光無(wú)線通信不用申請(qǐng)頻譜證，也可以避免電磁波干擾。本發(fā)明了使用可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，能夠徹底解決現(xiàn)有ETC識(shí)別率、抗干擾和安全性方面存在的問(wèn)題，為新一代道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)的部署提供可靠的技術(shù)途徑。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的可見光通信發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的可見光通信接收模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的收費(fèi)方法的基本流程圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參閱圖1，在一種實(shí)施例中，一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，包括收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊、可見光通信發(fā)送模塊、可見光通信接收模塊14以及收費(fèi)處理模塊。所述可見光通信發(fā)送模塊安裝于車輛11上，與車輛前燈相連接。所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊與所述可見光通信發(fā)送模塊可以分立設(shè)置，以無(wú)線或有線通信鏈路進(jìn)行通信連接，兩者也可以采用一體化設(shè)計(jì)的模塊12。所述可見光通信接收模塊14安裝于道路收費(fèi)站13，所述可見光通信接收模塊14與所述收費(fèi)處理模塊通信連接，所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)車輛用戶的收費(fèi)信息，所述可見光通信發(fā)送模塊用于根據(jù)所述收費(fèi)信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，產(chǎn)生出適宜承載于可見光上的波形數(shù)據(jù)，并控制所述車前燈以可見光信號(hào)的形式發(fā)送出去，所述可見光通信接收模塊14用于接收所述車前燈發(fā)送的所述可見光信號(hào)，并將其還原為數(shù)字信息并經(jīng)過(guò)控制鏈路18發(fā)送給所述收費(fèi)處理模塊，由所述收費(fèi)處理模塊進(jìn)行收費(fèi)記錄與處理，并經(jīng)過(guò)控制鏈路18完成放行控制。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述可見光通信接收模塊14安裝于收費(fèi)站抬桿或閘門上。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述收費(fèi)信息包括用戶的ID、車輛的車型、牌照。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述車輛前燈為前大燈、晝間燈或?yàn)檐囕d通信專門安裝的燈具，優(yōu)選為L(zhǎng)ED燈。

參閱圖2，在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊包括靜態(tài)存儲(chǔ)器21、存儲(chǔ)卡槽22、存儲(chǔ)卡接口24和主控制器25，所述靜態(tài)存儲(chǔ)器21用于存儲(chǔ)用戶無(wú)法自行讀取和修改的信息，所述存儲(chǔ)卡槽22用于插入用戶的存儲(chǔ)卡，所述存儲(chǔ)卡接口24用于從所述存儲(chǔ)卡槽22內(nèi)的存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)，所述主控制器25控制從所述靜態(tài)存儲(chǔ)器或者所述存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)通信鏈路26傳送給所述可見光通信發(fā)送模塊。

參閱圖3，在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述可見光通信發(fā)送模塊包括調(diào)制編碼模塊31、LED控制模塊33以及主控制器34，所述調(diào)制編碼模塊31經(jīng)通信接口32、通信鏈路35連接所述收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊，所述調(diào)制編碼模塊31用于對(duì)準(zhǔn)備使用可見光發(fā)送的數(shù)字信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，以產(chǎn)生出適宜承載于可見光上的波形，所述LED控制模塊33經(jīng)燈具控制鏈路36與采用LED燈具的所述車前燈連接，所述LED控制模塊33用于對(duì)所述LED燈具的發(fā)光幅度和相位進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的可見光傳輸，所述主控制器34用于控制和協(xié)調(diào)所述可見光通信發(fā)送模塊各部分的正常運(yùn)行。

參閱圖4，在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述可見光通信接收模塊14包括光電轉(zhuǎn)換接口42、解調(diào)解碼模塊41以及主控制器44，所述光電轉(zhuǎn)換接口42用于通過(guò)可見光路45接收可見光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述解調(diào)解碼模塊41用于對(duì)可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，提取其中的數(shù)字信息，并通過(guò)通信接口43經(jīng)通信鏈路46傳輸?shù)剿鍪召M(fèi)處理模塊，所述主控制器44用于控制和協(xié)調(diào)所述可見光通信接收模塊14各部分的正常運(yùn)行。

參閱圖1，在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述收費(fèi)處理模塊包括收費(fèi)站計(jì)算機(jī)15，所述收費(fèi)站計(jì)算機(jī)15接收所述可見光通信接收模塊14發(fā)送來(lái)的信息，對(duì)用戶身份信息以及車輛信息進(jìn)行認(rèn)證，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)16與銀行或者道路管理部門的服務(wù)器17相連接，訪問(wèn)用戶的相關(guān)帳戶以完成收費(fèi)扣款；所述收費(fèi)站計(jì)算機(jī)15根據(jù)扣款是否成功進(jìn)行道路收費(fèi)站13設(shè)施如抬桿的放行控制。

參閱圖1，在另一種實(shí)施例中，一種基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)方法，其使用前述任一實(shí)施例的基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)。

在各種具體的實(shí)施例中，所述可見光通信發(fā)送模塊使用的可見光調(diào)制方式可以包括OOK、QAM或OFDM等，使用的可見光編碼方式可以包括前向糾錯(cuò)編碼或防閃爍擾碼等。

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可見光通信發(fā)送模塊可以包括依次連接的信息編碼單元、信號(hào)調(diào)制單元、LED驅(qū)動(dòng)單元。信息存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的用戶信息通過(guò)所述的編碼單元按特定方式進(jìn)行編碼為數(shù)據(jù)包，之后通過(guò)所述的信號(hào)調(diào)制單元將信號(hào)調(diào)制為模擬波形，控制LED燈，以可見光信號(hào)形式發(fā)送出去。

可見光通信接收模塊可以包含光接收頭、放大濾波單元、信號(hào)解調(diào)單元、信息解碼單元，通信接口。所述光接收頭將可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)所述放大濾波單元進(jìn)行放大、濾波，之后送入信號(hào)解調(diào)單元進(jìn)行解調(diào)，還原為數(shù)據(jù)包，之后送入信息解碼單元以獲取所傳輸信息。

可見光通信接收模塊將所獲取的用戶信息通過(guò)通信接口發(fā)送至收費(fèi)站計(jì)算機(jī)，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)通過(guò)安裝的軟件自動(dòng)完成入口記錄放行和出口扣款后放行等操作?？劭顣r(shí)，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)上安裝的軟件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)收費(fèi)服務(wù)器，登錄用戶帳戶并自動(dòng)完成諸如扣款，再進(jìn)行升桿放行等一系列操作。這樣一來(lái)，車輛經(jīng)過(guò)道路收費(fèi)站時(shí)，只需用前燈照射安裝于收費(fèi)站顯著位置的接收設(shè)備，即可完成收費(fèi)的全部流程，順利通過(guò)而無(wú)需停車。

能夠發(fā)送信息的車載燈具可以包括各類車輛上安裝的、使用LED作為光源的前燈，包括前大燈、晝間燈以及為車載通信專門安裝的LED燈具等。這些燈具不但能夠起到照明和周邊警示的作用，還可以承擔(dān)車輛與周邊環(huán)境間的通信任務(wù)。

能夠?qū)囕dLED進(jìn)行控制的可見光通信發(fā)送模塊包含了與車載LED燈具安裝在一起，對(duì)燈具的發(fā)光狀態(tài)進(jìn)行控制的可見光發(fā)送模塊?？梢姽獍l(fā)送模塊用于從車載收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊中獲取需要傳輸?shù)男畔?，將這些信息調(diào)制到光信號(hào)上，并驅(qū)動(dòng)車載LED向外發(fā)送。

車載收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)用戶的ID、車型、牌照等方面的信息，并在需要時(shí)將這些信息提供給通信發(fā)送模塊向外發(fā)送。該模塊有較好的安全特性，能夠防止用戶對(duì)信息進(jìn)行讀出和更改。該模塊通常與通信發(fā)送模塊安裝在一起，使用通信鏈路連接；或者采用一體化設(shè)計(jì)，將兩者合二為一。

收費(fèi)站抬桿上安裝的可見光通信接收模塊用于將接收到的可見光數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)和解碼；獲取用戶的收費(fèi)信息，并通過(guò)沿抬桿自然布設(shè)的通信鏈路，將信息傳遞至收費(fèi)站室內(nèi)的電腦中；

收費(fèi)站計(jì)算機(jī)中的安裝的收費(fèi)軟件用于接收安裝在抬桿上的可見光通信接收模塊傳來(lái)的信息，并且自動(dòng)完成收費(fèi)操作，并控制抬桿升起，讓車輛順利通過(guò)。收費(fèi)操作通常在云端實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到銀行或者高速公路管理部門，按照用戶信息找到相應(yīng)的賬號(hào)并完成扣款?？劭畛晒蠹葱锌刂铺U升起。

實(shí)例

參見圖1，道路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)包括：

設(shè)備11：道路車輛。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，車輛通過(guò)道路時(shí)需要遵循相關(guān)規(guī)定繳納費(fèi)用。因此，道路車輛是收費(fèi)的主體。

設(shè)備12：收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊和可見光通信發(fā)送模塊。收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)收費(fèi)信息，可見光通信發(fā)送模塊能夠?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)模塊中的信息取出后，經(jīng)適當(dāng)編碼調(diào)制，控制車輛前燈進(jìn)行發(fā)送。通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，車輛只需打開前燈，通過(guò)照射抬桿13上的可見光接收器14，收費(fèi)信息即可被發(fā)送至收費(fèi)站計(jì)算機(jī)15，從而完成收費(fèi)。

設(shè)備13：收費(fèi)站抬桿。抬桿的作用在于規(guī)范車輛通過(guò)收費(fèi)站時(shí)的行為。如果抬桿閉合，則車輛無(wú)法通過(guò)收費(fèi)站；如果車輛交費(fèi)順利完成，則抬桿會(huì)自動(dòng)升起，對(duì)車輛實(shí)施放行。

設(shè)備14：可見光通信接收模塊。安裝于抬桿上的可見光接收器能夠在車輛通過(guò)時(shí)直接被車輛前燈照射，接收到車輛前燈發(fā)出的可見光信號(hào)，解調(diào)解碼后獲取其承載的收費(fèi)信息，經(jīng)由通信鏈路傳送至收費(fèi)站計(jì)算機(jī)。

設(shè)備15：收費(fèi)站計(jì)算機(jī)。其上安裝收費(fèi)軟件，一方面接收可見光接收器發(fā)送來(lái)的收費(fèi)信息，對(duì)用戶身份以及車型等信息進(jìn)行認(rèn)證，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與銀行或者道路管理部門的服務(wù)器相連接，訪問(wèn)車輛用戶的相關(guān)帳戶，并完成扣款；另一方面，對(duì)抬桿實(shí)施控制。如果扣款成功，則抬桿自動(dòng)升起，對(duì)車輛實(shí)施放行，否則，將轉(zhuǎn)入用戶手動(dòng)繳款模式。

設(shè)備16：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。用于將散布于不同地理位置的收費(fèi)站計(jì)算機(jī)和銀行或者道路管理部門的服務(wù)器連接在一起，幫助收費(fèi)站計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成帳戶訪問(wèn)和扣款操作。該互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以是普通的Internet，也可以是為道路收費(fèi)建設(shè)的專用網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)備17：服務(wù)器。通常部署在銀行或者道路管理部門中。每一個(gè)ETC用戶都在該服務(wù)器上開設(shè)賬號(hào)，并預(yù)存足額款項(xiàng)。每當(dāng)車輛通過(guò)道路收費(fèi)站時(shí)，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)15都會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)16訪問(wèn)該服務(wù)器上的相應(yīng)帳戶，由服務(wù)器自動(dòng)完成扣款操作后，將成功信息回傳收費(fèi)站計(jì)算機(jī)。服務(wù)器由道路管理部門負(fù)責(zé)管理與運(yùn)營(yíng)。

設(shè)備18：控制鏈路。用于連接收費(fèi)站計(jì)算機(jī)和收費(fèi)站抬桿的動(dòng)力裝置。當(dāng)用戶收費(fèi)順利完成后，收費(fèi)站計(jì)算機(jī)向收費(fèi)站抬桿發(fā)送控制指令，使其抬起，對(duì)用戶車輛實(shí)施放行。

參見圖2，收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊包括：

設(shè)備21，靜態(tài)存儲(chǔ)器，包括FLASH，SSD等，其中存有車輛用戶的繳費(fèi)信息，包括用戶ID、車型信息、牌照信息等。存儲(chǔ)器采用安全防范技術(shù)，用戶無(wú)法自行讀取和修改存儲(chǔ)于其中的信息。如果需要進(jìn)行修改，須到道路管理部門由專業(yè)人員負(fù)責(zé)完成。

設(shè)備22，存儲(chǔ)卡槽。用戶的存儲(chǔ)卡是可供選擇的信息存儲(chǔ)載體，也是信息的備份存儲(chǔ)方式。一般可以選擇CF卡，SD卡以及芯片卡等。

設(shè)備23，通信接口。用于和可見光通信發(fā)送模塊連接以傳遞數(shù)據(jù)。該接口可以選擇串口或者其他數(shù)字接口。如果收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊和可見光通信發(fā)送模塊采用一體化設(shè)計(jì)，則該通信接口可以省略，兩者間用數(shù)據(jù)線直連。

設(shè)備24，存儲(chǔ)卡接口。用于從存儲(chǔ)卡槽內(nèi)的存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)。

設(shè)備25，主控制器。用于控制模塊各部分的正常運(yùn)行。當(dāng)模塊運(yùn)行時(shí)，負(fù)責(zé)從靜態(tài)存儲(chǔ)器或者存儲(chǔ)卡上讀取數(shù)據(jù)，并向外傳輸。主控制器可以選擇嵌入式CPU或者其他可編程器件。

設(shè)備26，通信鏈路。用于連接本模塊與可見光通信發(fā)送模塊。

參見圖3，可見光通信發(fā)送模塊包括：

設(shè)備31，調(diào)制編碼模塊。用于對(duì)準(zhǔn)備使用可見光發(fā)送的數(shù)字信息進(jìn)行編碼和調(diào)制，產(chǎn)生出適宜承載于可見光上的波形。這里可以使用常見的可見光調(diào)制方式，例如OOK，QAM，OFDM等，也可以使用前向糾錯(cuò)編碼和防閃爍擾碼等編碼方式。調(diào)制方式與編碼格式均可更新。

設(shè)備32，通信接口。用于和信息存儲(chǔ)模塊模塊連接以接收數(shù)據(jù)。該接口可以選擇串口或者其他數(shù)字接口。如果收費(fèi)信息存儲(chǔ)模塊和可見光通信發(fā)送模塊采用一體化設(shè)計(jì)，則該通信接口可以省略，兩者間用數(shù)據(jù)線直連。

設(shè)備33，LED控制模塊，用于對(duì)LED燈具的幅度和相位進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的可見光傳輸。該模塊具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，產(chǎn)生出符合要求的模擬電流，直接控制LED燈具。

設(shè)備34，主控制器。用于控制和協(xié)調(diào)模塊各部分的正常運(yùn)行。主控制器可以選擇嵌入式CPU或者其他可編程器件。

設(shè)備35，通信鏈路。用于連接本模塊與信息存儲(chǔ)模塊。

設(shè)備36，燈具控制鏈路，用于連接LED燈具，傳輸承載信息的模擬電流。

參見圖4，可見光通信接收模塊包括：

設(shè)備41，解調(diào)解碼模塊。用于對(duì)接收到的可見光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，提取其中的數(shù)字信息。這里可以使用常見的可見光調(diào)制方式，例如OOK，QAM，OFDM等，也可以使用前向糾錯(cuò)編碼和防閃爍擾碼等編碼方式。調(diào)制方式與編碼格式均可更新。

設(shè)備42，光電轉(zhuǎn)換接口。用于接收可見光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為普通電信號(hào)。該接口光電二極管(PD)或者其他光電轉(zhuǎn)換器件。

設(shè)備43，通信接口。用于和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)連接以傳輸數(shù)據(jù)。該接口可以選擇網(wǎng)口、串口或者其他數(shù)字接口。

設(shè)備44，主控制器。用于控制和協(xié)調(diào)模塊各部分的正常運(yùn)行。主控制器可以選擇嵌入式CPU或者其他可編程器件。

設(shè)備45，可見光路。承載和傳遞收費(fèi)信息。

設(shè)備46，通信鏈路，用于連接收費(fèi)站計(jì)算機(jī)。

在一個(gè)具體實(shí)例中，基于可見光通信的道路自動(dòng)收費(fèi)方法包括以下步驟：

1)、發(fā)送設(shè)備端安裝于車輛上，將事先存儲(chǔ)的用戶信息進(jìn)行編碼、調(diào)制到車輛前燈上，并通過(guò)車輛前燈以可見光信號(hào)將其發(fā)送出去；

2)、接收設(shè)備端安裝于收費(fèi)站，通常安裝于抬桿上。接收到所述光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)解碼還原為用戶信息，之后經(jīng)過(guò)通信鏈路發(fā)送到收費(fèi)站計(jì)算機(jī)。

3)、收費(fèi)站計(jì)算機(jī)自動(dòng)與收費(fèi)服務(wù)器建立鏈接，登錄到用戶帳戶中，利用用戶信息和帳戶記錄自動(dòng)計(jì)算收費(fèi)數(shù)額并完成扣款，之后升起抬桿對(duì)車輛實(shí)施放行。收費(fèi)過(guò)程全部自動(dòng)完成，正常情況下無(wú)需收費(fèi)人員人工干預(yù)，車輛也無(wú)需停車等待。

參見圖5，收費(fèi)站收費(fèi)軟件基本工作流程：

步驟S501，系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)置，進(jìn)入收費(fèi)流程

步驟S502，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)等待狀態(tài)，等待由可見光接受器傳送來(lái)的數(shù)據(jù)包；

步驟S503，判斷是否有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到來(lái)，如果是，則轉(zhuǎn)入S504，否則，返回S502；

步驟S504，讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，獲得用戶繳費(fèi)信息，根據(jù)車型信息等計(jì)算繳費(fèi)數(shù)額；

步驟S505，與服務(wù)器建立連接，自動(dòng)登錄到服務(wù)器；

步驟S506，使用用戶ID等信息，訪問(wèn)服務(wù)器上的用戶賬戶；

步驟S507，判斷該用戶處于道路入口還是出口。通常在道路出入口分離的收費(fèi)站，該判斷有明確的答案，無(wú)需分支判斷。

步驟S508，如果該用戶處于道路入口，則在用戶帳戶的適當(dāng)位置寫入標(biāo)志位，并記錄用戶入口位置信息，表明該用戶已經(jīng)進(jìn)入道路；隨后轉(zhuǎn)入S514。

步驟S509，如果該用戶處于道路出口，則讀取用戶標(biāo)志位，獲取用戶入口位置信息，同時(shí)清除用戶標(biāo)志位，表明該用戶已經(jīng)離開道路；

步驟S510，根據(jù)用戶的車型信息以及入口位置信息，計(jì)算該用戶應(yīng)繳付的費(fèi)用。

步驟S511，嘗試從用戶帳戶中扣取相應(yīng)款項(xiàng)。

步驟S512，判斷扣款是否成功。如果成功，則轉(zhuǎn)入S514；否則，轉(zhuǎn)入S513

步驟S513，進(jìn)入用戶手動(dòng)繳費(fèi)模式，電腦由人工操作完成繳費(fèi)流程。

步驟S514，控制抬桿自動(dòng)升起，對(duì)車輛實(shí)施放行。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對(duì)這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。