面向GPS路徑識(shí)別技術(shù)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：為了更好了保證高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員使用GPS技術(shù)設(shè)計(jì)了一種能對(duì)過往車輛行駛的路徑加以識(shí)別的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)，并提出了一種新型方法，將車載單元以及非接觸式讀卡器使用的通行卡進(jìn)行結(jié)合，通行卡就是識(shí)別路徑的一種工具，能將車輛的路徑準(zhǔn)確的確定。使用搭建硬件的電路對(duì)車輛行車的信息進(jìn)行模擬，然后編寫一種能夠定位車輛位置的車載模塊程序，然后再使用上位機(jī)測(cè)軟件對(duì)收費(fèi)情況進(jìn)行模擬。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明，使用這種系統(tǒng)在實(shí)際中能夠獲得很好的效果。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；路徑識(shí)別技術(shù)；高速公路收費(fèi)系統(tǒng)

隨著城市化進(jìn)程不斷加快，我國(guó)高速公路形成的公路網(wǎng)絡(luò)也日漸復(fù)雜，讓行車過程中的路徑選擇難度不斷增加，高速公路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定也就面對(duì)更多的問題。現(xiàn)階段我國(guó)使用最多的多義性路段收費(fèi)方式是最短路徑收費(fèi)方式，但是實(shí)際車輛收費(fèi)中，行車的最短路徑通常情況下不是收費(fèi)的最小路徑；除此之外，有些老司機(jī)很了解高速公路的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)按照J(rèn)型或者U型行車路線駕駛，以達(dá)到減少繳費(fèi)的目的。現(xiàn)在使用的收費(fèi)系統(tǒng)不能對(duì)具體的行車路徑進(jìn)行識(shí)別，只是依照在一定區(qū)域之內(nèi)的最長(zhǎng)路徑或者最短路徑進(jìn)行收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算。所以面向GPS路徑識(shí)別技術(shù)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能精確的計(jì)算車輛需要繳納的金額，能在很大程度上提高我國(guó)高速公路收費(fèi)的智能性，也能讓收費(fèi)工作進(jìn)一步的合理化。

1 路徑信息獲取的設(shè)計(jì)方案

1.1 現(xiàn)階段路徑信息獲取的研究情況

現(xiàn)階段我國(guó)高速公路收費(fèi)站主要使用發(fā)放通行卡的方式，對(duì)過往車輛在高速公路上的行車信息進(jìn)行記錄，能掌握的信息比如車輛駛?cè)敫咚俟返臅r(shí)間、路網(wǎng)、車道位置、入口位置、駛離高速公路的時(shí)間、出口位置、車輛型號(hào)、品牌、駕駛員的相關(guān)信息等。收費(fèi)站可以利用通行卡中的相關(guān)信息，使用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)具體需要繳納的金額進(jìn)行計(jì)算，然后將車輛的信息傳送到高速公路的監(jiān)測(cè)中心。使用這種收費(fèi)方式，不能準(zhǔn)確對(duì)車輛的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的確定，也就不能對(duì)車輛具體的行程進(jìn)行確定，因此這種收費(fèi)方式有很多弊端存在。現(xiàn)在研究人員對(duì)于這種情況，也提出一些針對(duì)問題的優(yōu)化方式，現(xiàn)階段的優(yōu)化方式多是面對(duì)GPS的路徑識(shí)別技術(shù)，其最關(guān)鍵的是技術(shù)人員提出在通行卡上安裝GPS芯片，這樣能利用通行卡實(shí)現(xiàn)車輛行駛路徑的確定。這種方式使用原理十分簡(jiǎn)單，也能保證準(zhǔn)確性，但是現(xiàn)階段受技術(shù)方面因素的限制，所以還不能在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。

1.2 具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)階段使用最多的通行卡就是非接觸式的通行卡，但是在實(shí)際使用中，卡內(nèi)的內(nèi)存往往有很大部分的空白，有一大部分還處于未被利用的狀態(tài)。面向GPS路徑識(shí)別技術(shù)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)能將車載模塊收集到的車輛位置信息進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在出口位置對(duì)車輛的行車路徑進(jìn)行讀取，從而計(jì)算費(fèi)用。

2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

面向GPS路徑識(shí)別技術(shù)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)是在原有的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中加入了OBU車載模塊，因此重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是車載模塊。

2.1 車載模塊的硬件整體框架

系統(tǒng)使用的車載能對(duì)車輛的位置進(jìn)行確定，并能對(duì)卡內(nèi)的信心進(jìn)行讀取。

2.2 讀寫卡使用的模塊電路

在車載模塊中讀寫卡使用的 電路應(yīng)該能將卡中收集到的位置信息記錄到當(dāng)前路徑中。

2.3 GPS定位模塊電路

使用的定位模塊接收器是NEO-6M，這種芯片能將比較復(fù)雜的接收電路進(jìn)行焊接，然后將其封裝，這樣能更加方便用戶的使用。在二極管能正常亮起的時(shí)候，這就表示模塊此時(shí)不能完成定位，但是工作已經(jīng)開始；而在二極管處于閃爍狀態(tài)的時(shí)候，則表示定位功能以及被開啟。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是在現(xiàn)在使用的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在原有系統(tǒng)上加入了車載模塊，然后就可以利用GPS定位系統(tǒng)完成車輛的路徑判斷，OBU系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖一，在接上電之后，將對(duì)各個(gè)芯片中的初始化參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，需要設(shè)置的有所需狀態(tài)變量的初始數(shù)值，定時(shí)器的計(jì)算初始數(shù)值，端口信息相關(guān)參數(shù)，GPS的模塊工作狀態(tài)等等。在系統(tǒng)初始化完成之后，系統(tǒng)的主控芯片會(huì)處于假性睡眠的狀態(tài)，一直到通行卡在車載模塊上進(jìn)行綁定之后。在高速公路通行卡放置到系統(tǒng)中之后，卡中被讀寫的內(nèi)容會(huì)對(duì)當(dāng)前位置 進(jìn)行確定，然后將程序自行中斷，然后主程序?qū)?duì)GPS傳遞的信號(hào)進(jìn)行分析，判斷車輛所處的位置。然后將符合信息采集標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)進(jìn)行收集，將不符合標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)自動(dòng)摒棄，完成這一系列工作之后，系統(tǒng)又會(huì)恢復(fù)假性睡眠狀態(tài)，定時(shí)器啟動(dòng)，在定時(shí)結(jié)束之后，再中斷觸發(fā)，對(duì)下一個(gè)地點(diǎn)的GPS信號(hào)進(jìn)行收集，對(duì)位置信息進(jìn)行采集，對(duì)距離進(jìn)行計(jì)算。如果在定期期還在定時(shí)期間，按鈕就受到外部的觸發(fā)而中斷，系統(tǒng)則會(huì)將信息自動(dòng)保存在卡中，將系統(tǒng)初始化，然后等著下次的觸發(fā)信號(hào)中斷。

4 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)使用的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)不能完成車輛路徑的記錄，也不能保證高速公路車輛費(fèi)用收取的合理性，本文提出了使用GPS路徑識(shí)別技術(shù)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中加入了具備定位功能的車載模塊，然后將卡放置到車載模塊中，保證實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)定位，對(duì)車輛的行駛路徑進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)證明這種新系統(tǒng)能更好的識(shí)別車輛行駛狀態(tài)，能獲得很好的使用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王東柱，宋向輝，李亞檬.衛(wèi)星定位不停車收費(fèi)中基于決策圈的路徑識(shí)別方法[J].公路交通科技，2011，（5）：102-107.

[2]丁豐其，賀國(guó)君，黃衛(wèi)民.基于ETC平臺(tái)的多義性路徑識(shí)別解決方案[J].中國(guó)交通信息化，2012，（1）：68-71.

[3]文潔玲，王釗，王紅燕.二義性路徑識(shí)別的技術(shù)方案及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013，（5）：271-273.

（作者單位：上海浦江橋隧高速公路管理有限公司）