基于新型无线电子车牌路口无卡收费系统设计

冯涛++刘庆烽++李敏

摘要：针对现在高速公路上不停车无卡收费的众多问题以及当今的各种技术发展状况，设计了一种基于新型无线电子车牌的高速公路不停车无卡收费系统，该系统通过电子车牌将位置速度信息的实时上传，结合百度鹰眼形成行车轨迹，再通过判断收费站距离可以自动地进行无卡收费。文章介绍了不停车收费系统软件的整体框架以及各模块的组成。重点描述了通过对行车位置的解析，完成收费的过程。

关键词：不停车收费；百度鹰眼；电子车牌；无线；java

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0079-02

Abstract：With the development of new technologies，a Highway No-Parking Card-Free Charging System based on the technology of new Wireless Electronic License Plate was designed to replace the old No-Parking Changing System.This new technology allows drivers to pay more effectively.It forms the wheelpath by uploading the location and the speed of the car to Toll System Baidu Platform and finishes charging by judging the distance between car and toll station.This essay introduced the frame and modules of the new Highway No-Parking Card-Free Charging System.With the introduction，the process of this new technology will be revealed.

Key words：electronic toll collection；Toll system Baidu platform；Electronic license plate ；wireless；java language

不停车收费的应用在国外已经投入很多年，我国不停车收费系统的研究虽然起步比较晚，但是我国高速公路的建设大大提升不停车收费系统的研究进度。目前我国使用的方案是[1-3]“ 两片式电子标签+双界面IC卡的组合式电子收费系统方案”。该方案投入使用多年，获得了很大的认可，也为我国创造了很大的经济效益。但总体来说，该种不停车收费的方式仍存在诸多弊端。基于现如今的不停车收费系统的诸多问题，本文设计与实现了基于新型无线电子车牌的高速路口无卡收费系统，该系统通过实现对新型无线电子车牌上传的位置、速度等信息依据车牌号进行存储，继而系统以Json数据包的方式对这些信息进行实时的调用，并对这些数据包进行解析，并依据解析结果对该车牌的账户进行相应的扣费，这样收费站的大部分功能都在服务器端进行执行，从而大大减少收费站工作人员的工作量，收费站的作用只是相当于一个高速公路的标志。通过对现在已投入应用的收费系统进行相应的了解调研，本系统能基本实现依据车牌进行收费，从而大大简化收费站的作用。

1 软件系统结构

本系统是基于Java的一个完整的高速路口无卡收费系统，主要是应用了百度鹰眼平台的服务器，因此本系统注重的是客户端程序的设计。

系统的主要逻辑可以分为三块：

1） 百度鹰眼的交互：通过与百度鹰眼进行交互，判断车的位置（譬如是否处于某个收费站）；

2） 数据存储：通过以上位置判断，将获取的位置信息存储在数据库中；

3） 扣费：同过以上数据库中信息，判断车的轨迹从而进行扣费

图1是系统的总体结构图：

图1 系统总体结构图

2 系统实现

2.1与百度云平台的交互模块设计

此模块主要同过应用百度云平台的两个接口进行调用实现。第一个是百度鹰眼，它可以为每辆车创建独有的编号，形成行车轨迹，并将信息存储在云端；第二个是Geocoding api，它可以将经纬度坐标反向解析成具体的地名。以下将具体介绍：

2.1.1与百度鹰眼api的交互

本文所采用的是百度鹰眼的平台，首先可以将新型电子车牌的实时上传的经纬度等信息进行存储，当车辆启动时，电子车牌系统会通过HTTP协议的POST请求（通过java类库中的net类可以轻易实现POST和GET请求）定时调用track create接口依据每辆车辆的车牌号为每辆车创建一个独一无二的轨迹号（track id），用于存储新型电子车牌实时上传的经纬度等信息；如果电子车牌运行期间由于网络问题导致不能实时上传数据，可以暂时保存在本地，等待网络恢复通过POST请求调用track upload接口依据track id号批量上传轨迹点，并依据时间的先后进行排列。当电子车牌的数据已经实时更新在云端之后，接下来我们可以通过在客户端发送HTTP GET请求来调用track detail接口依据每个track id号来获取其实时的经纬度等信息了。

2.1.2与百度Gecoding api的交互

当获取到百度云平台反馈回来的经纬度数据之后，接下来要做的就是对数据进行解析。由于反馈的数据是json的数据格式，所以首先使用json的类库对所需数据进行解析，解析到经纬度之后，继续通过http GET请求调用百度Geocoding api对经纬度进行反向解析成具体的地名反馈回来。这样我们在客户端就可以实时追踪到车的具体位置，通过与告诉收费站的地址比较，来获取收费金额。

2.2数据库处理模块

本系统所采用的是SQL Sever数据库，由于本文重点介绍是不停车收费系统，所以将重点介绍关于地址信息的数据表。

数据库中主要包含的表有收费站信息表、用户信息表、车辆信息表。车牌信息表，根据设计好的系统功能图可以在数据库中创建各表，系统数据库中的各表如下：

收费站信息表主要包括起始收费站名、终点收费站名、收费站之间的距离等信息，这张表主要是在判断车辆进出收费站与计算车辆在高速公路行驶距离时使用，收费站信息表如表1所示：

表1 收费站信息表

[字段＼&类型＼&是否允许为空＼&备注＼&初始收费站＼&Varchar＼&不允许＼&初始收费站名＼&终点收费站＼&Varchar＼&不允许＼&终点收费站名＼&行驶距离＼&Int＼&不允许＼&俩个收费站之间的距离＼&]

通过比对车与收费站位置的判定，就可以算出收费金额，从而进行无卡收费。

2.2 行驶距离获取模块实现

本模块要分为三大模块：首先是依据获取到百度Geconding api反馈回来的数据包解析到现在所处的位置；其次是将数据包解析所获得的地址与数据库中的收费站信息进行对比以判断其是否进入与离开收费站；最后是依据解析的成果读取数据库中俩个收费站之间的距离。

2.2.1 进出收费站的判定模块

由于上方这个模块已经可以获得新型电子车牌所在的地名，本模块实现的主要内容就是依据上一个模块所获得的地名与数据库中收费站的信息进行比较，来判断是否进入车站，进入车站的判定在代码的实现方面有很大的相似性，因此本段主要讲解车辆进入收费站的判定。该模块的实现与数据库有很大的关系，因此本模块实现的前提就是连接数据库，数据库的连接函数在下个数据库模块有详细的介绍，这里就不在多说。这个模块主要实现的是将数据库中收费站信息表中起始收费站的这列内容一起取出，再将解析Json数据包所获得的地址与其一一进行比较，看其是否与起始收费站有一致的，若有一致的就判定其已经经过收费站。将起始收费站从数据库中取出的过程中由于不知道表的大小，所以使用了ArrayList来进行数据的接收，再创建一个与ArrayList一样大小的的数组，将起始收费站的各项转化为数组，转化为数组以后，对其处理就十分简单了，将数组中内容与解析得的地址一一进行比较，就可以获得其是否进入收费站的标识了

2.2.3 收费站距离获取模块

收费站的判定模块实现了进出收费站的判定，俩次进出收费站会返回一个int型变量，该int型变量所指的即为俩个收费站之间的距离，这个距离是不需要计算的，是本来就存在于数据库中的，本模块的实现与上一个模块的实现较为相似，主要是将数据库中第三列即收费站之间距离所在的列，转化为ArrayList型，再将该ArrayList表单转化为数组，最后所需要做的就是取出特定的位置的值就可以了，实现了上同一个模块这个模块的实现还是相对简单的。

3 系统测试

3.1 到收费站前

系统设置的获取车的位置信息的间隔时间为3s一次，当点击查询按钮后，后台程序会自动3s获取一次信息，界面中所涉及到的信息也会实时动态的更新。还没进入高速时，初始收费站与终点收费站都为缺省状态。

图2

3.2 到达收费站

当初次到达收费站时，系统会比对目前车的位置与数据库中收费站的位置进行比对，如果误差在10m范围内，系统就认为车已进入收费站。之后将收费站的名称放在初始收费站的位置，此时的终点收费站仍然为缺省

图3

3.3 出收费站

当车出收费站时，系统会将车的位置信息与数据库中收费 （下转第85页）

（上接第80页）

站的位置信息比对，误差在10m以内，则认为车已经离开收费站。之后将收费站的名称放入终点收费站的位置，此时后台会结合初始收费站和终点收费站判断出距离，计算出收费金额，从用户余额中扣取。

图4

4 总结

本篇论文主要分析了现在高速公路收费的情况，指出了现代不停车收费所存在的众多问题，并提出了基于新型电子车牌的无卡收费系统的方案。随着现在“互联网+”的发展，在不停车收费系统上，我们也应当更好地利用互联网来打造“互联网+高速不停车收费系统”，来完成了普通高速收费系统不能完成的任务，相信这样肯定会解决现今高速公路不停车收费中存在的主要问题，让技术的发展更好地改善生活。

参考文献：

[1] 杨亚涛.非接触IC卡在高速公路不停车收费系统中的应用[D].郑州.郑州大学通信与信息系统，2003.

[2] 胡松利，徐国军，李翠.联网电子不停车收费（IETC）系统的研究[J].交通与计算机，2005（4）.

[3] Electronic Toll Collection System Engineering Quality Inspection Evaluation and Control Method-Chengzan Chu-Procedia - Social and Behavioral Sciences[Z].2013-06-15.