CN107993443B

CN107993443B - 一种基于车型分类的etc车道交易方法及系统

Info

Publication number: CN107993443B
Application number: CN201711423535.XA
Authority: CN
Inventors: 李怡凡; 郑泽锋; 周维; 张学诚; 袁婷
Original assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Genvict Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: CN107993443A

Abstract

本申请公开了一种基于车型分类的ETC车道交易方法，所述ETC车道交易方法包括：向目标区域发射三角波信号；接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。本方案能够准确识别车辆的车型并与车辆进行ETC车道交易，减小车道建设成本，使得ETC车道更加智能化、便捷化。本申请还公开了一种基于车型分类的ETC车道交易系统、一种计算机可读存储介质及一种ETC装置，具有以上有益效果。

Description

一种基于车型分类的ETC车道交易方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别涉及一种基于车型分类的ETC车道交易方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种ETC装置。

背景技术

随着车辆保有量越来越多，ETC(Electronic Toll Collection，不停车收费系统)车道需求越来越高。因此对于ETC车道模式利用率、通车效果以及速度指标性的要求越来越高。

现有技术中使用相控阵RSU应用于车道中，通过对OBU进行定位，计算出OBU的当前坐标位置(二维信息)，但却无法解决大车小标，大型车混用小型车OBU，小中大型发行人员操作错误录入的系统错误，从而均造成了社会损失成本大大流失，经济运行成本大大提升，从而制约了交通行业的科学技术水平的运用及发展。

因此，如何准确识别车辆的车型并与车辆进行ETC车道交易是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于车型分类的ETC车道交易方法、系统、一种计算机可读存储介质及一种ETC装置，能够准确识别车辆的车型并与车辆进行ETC车道交易。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于车型分类的ETC车道交易方法，该ETC车道交易方法包括：

向目标区域发射三角波信号；

接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；

根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

可选的，在向目标车辆发射三角波信号之前，还包括：

根据ETC车道的环境参数确定门限。

可选的，所述根据ETC车道的环境参数确定门限包括如下任意一种方案或组合；

当目标区域为第一区域时，将背景噪声值的基准值作为所述门限；

当目标区域为第二区域时，根据所述目标车辆与雷达之间的距离生成多个背景噪声值的基准值作为所述门限；其中，第二区域大于第一区域；

当目标区域为第三区域时，向所述目标区域发射三角波信号，并根据所述目标区域的反射波信号确定所述目标区域的背景噪声，根据所述背景噪声确定补偿值以作为所述门限；

当目标区域为第四区域时，向所述目标区域发射三角波信号，并根据所述目标区域的反射波信号确定所述目标区域的背景噪声确定多个补偿值以作为所述门限。

可选的，接收反射波信号并根据所述反射波信号对所述目标车辆的车型进行分类包括：

接收所述反射波信号，并对所述反射波信号进行数据采集得到连续的预设数量个待分析信号；

根据所有所述待分析信号对所述目标车辆的车型进行分类。

可选的，对所述反射波信号进行数据采集得到连续的预设数量个待分析信号包括：

根据采集速率确定采集次数N，并连续采集N次所述反射波信号得到N个子信号；

判断所有所述子信号中无效子信号的数量是否大于阈值；

若是，则将所述子信号设置为所述待分析信号。

可选的，根据所有所述待分析点对所述目标车辆的车型进行分类包括：

根据公式

得到测距精度R_min；其中，C₀为光速，f_m为所述三角波信号的频偏；

根据公式

得到车距R₀；其中，f_b为差频信号，T_M为所述三角波信号的周期；

根据公式

得到车高D₀；其中，H为发射所述三角波信号的雷达的高度，b为所述目标车辆到所述雷达垂直投影的水平距离；

根据公式L₀＝R_min·N得到车长L₀；其中，N为回波连续点的数量；

根据所述车高D₀和所述车长L₀对所述目标车辆进行车型分类。

可选的，根据所述车高D₀和所述车长L₀对所述目标车辆进行车型分类包括：

根据车型分类表确定所述车高D₀和所述车长L₀对应的车辆类型；其中，所述车型分类表中存储有车高和车长与车辆类型的对应关系。

本申请还提供了一种基于车型分类的ETC车道交易系统，该系统包括：

信号发射模块，用于向目标区域发射三角波信号；

车型分类模块，用于接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；

交易模块，用于根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述基于车型分类的ETC车道交易方法执行的步骤。

本申请还提供了一种ETC装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述基于车型分类的ETC车道交易方法执行的步骤。

本发明提供了一种基于车型分类的ETC车道交易方法，该ETC车道交易方法包括向目标区域发射三角波信号；接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

本发明向目标区域发射的三角波信号具有精度高、可除幻影的特点，因此能够避免出现无法区别有效信号和噪声信号的情况。由于在向目标区域发射三角波信号后，会产生信号反射的现象，得到反射波信号。反射波信号可以体现目标区域的具体空间状态，即若目标区域存在目标车辆时反射波信号是由车辆反射三角波信号的到的，因此反射波信号能够体现目标车辆的整体轮廓。在得到关于目标车辆轮廓的反射波信号后，对反射波信号进行处理可以得到能够描述目标车辆车型的参数，根据该参数确定目标车辆所归属的车型，以便进行相关的ETC交易。本方案通过发射三角波信号接收反射波信号来自动识别目标车辆的车型，在保证录入OBU的车型信息准确的前提下进行交易，使得ETC车道更加智能化、便捷化。本申请同时还提供了一种基于车型分类的ETC车道交易系统、一种计算机可读存储介质和一种ETC装置，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种基于车型分类的ETC车道交易方法的流程图；

图2为雷达模块工作流程图；

图3为自动调制信号流程图；

图4为本申请实施例所提供的另一种基于车型分类的ETC车道交易方法的流程图；

图5为雷达追踪车辆示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种基于车型分类的ETC车道交易系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于车型分类的ETC车道交易方法的流程图。

具体步骤可以包括：

S101：向目标区域发射三角波信号；

其中，本步骤的目的在于向目标区域发射三角波信号，本步骤在本质上是向目标区域上的目标车辆发射三角波信号。但是当目标区域不存在目标车辆时可以存在由目标区域的建筑物的反射波信号，此时对目标车辆进行车型识别是得不到任何结果的，因此本步骤是默认目标区域存在有目标车辆。当然，目标车辆所在的目标区域是由本领域的技术人员根据实际应用情况设置的，此处不对目标区域的位置、大小进行具体的限定。

值得一提的是，在本步骤之前可以存在对三角波信号进行调制的步骤，请参见图2，图2为雷达模块工作流程图；由SPI MANAGE(串行外设接口管理)模块接收室内单元下发到室外单元的指令，实现雷达调理板的初始化操作，并进行雷达调制方式、调制速率和调制带宽等设置。请参见图3，图3为自动调制信号流程图；Data read(数据读取)模块负责室内单元指令到实际寄存器映射的解析，State Ctrl是状态机控制模块，负责根据室内单元下发的中断，依次对PGA(programmable gain amplifier可编程增益放大器)、DAC(数字模拟转换器)和Triangular Wave Gen模块进行操作。GPA Ctrl、DAC Ctrl模块根据指令修改GPA(平均分数)、DAC寄存器值。Triangular Wave Gen(三角波信号)模块根据Fre Sel(一种采集接口)和Vturn Sel(一种采集接口)生成不同调制频率和带宽的三角波，以此来适应车道被追踪的目标，进而得到本步骤中使用的三角波信号。其中，三角波信号可以通过雷达发射，雷达的高度是由工作人员根据实际应用情况设置的。当然，本步骤中的三角波信号可以是按照预设频率持续发射的，也可以是由其他判断条件触发的，此处不进行具体的限定。

S102：接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；

其中，本步骤是建立在S101向目标车辆发射三角波信号的基础上，反射波信号是三角波信号经反射后得到的。可以理解的是，当三角波信号发射到目标车辆表面或目标区域的物体后会产生反射，反射后的信号在频率、幅度等特征与反射前的信号相比，都可能会产生一定的变化，因此由目标车辆将三角波信号反射后得到的反射波信号是不同于三角波信号的信号。可以理解的是，对三角波信号进行反射的物体包括目标车辆的外部轮廓，因此反射的反射波信号中可以包含关于目标车辆外部轮廓尺寸的相关信息。

可以理解的是，当目标区域不存在目标车辆时，目标区域内的其他物体也会对三角波信号产生一定的反射，同样会得到反射波信号，但是此时得到的三角波信号所反映的目标区域的状态是目标区域无目标车辆。当然，反射波信号不完全是由目标车辆进行反射得到的，可以存在目标车辆和目标区域中的其他物体对三角波进行反射得到反射波信号，可以通过设置门限滤除非目标车辆反射的反射波信号，以便准确的对目标车辆的车型做出准确的评价。

值得一提的是，目标车辆是具有一定体积的，因此反射的反射波信号中可以有若干个点的频域分量大于门限；且由于目标车辆的外形是连续的，因此一辆目标车辆可以确定的大于门限的点一定是连续的(即回波连续点)，而且上述回波连续点的数量间接体现了目标车辆的长度。可以理解的是，当大于门限的点中出现间断的情况时，则认为这一组大于门限的点不属于回波连续点，可以重新进行判断。

通常来说，车辆的类型划分得判断依据是车辆的车高和车长，因此可以根据反射波信号对目标车辆的车长与车高进行计算。其具体过程可以是根据反射波信号中回波连续点的数量计算目标车辆的长度，根据反射波信号的差频信号的频率计算目标车辆的高度。

本步骤默认存在关于车长与车高和车辆类型的车型分类表，每一种长度、高度的车辆对应一种类型，该车型分类表是按照国家标准设置的，请参见表1。

表1车型分类表

S103：根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

其中，本步骤是建立在S102已经获得目标车辆的类型的基础上的，由于目标车辆中可以设置录入车辆类型的OBU，在进行交易过程中，可以根据本方案分析得到的车辆类型与OBU中录入的OBU类型进行比对，若一致则说明录入无误，可以按照OBU中记录的车辆类型进行相应收费标准的交易；若不一致则说明录入有误，可能存在大型车混用小型车OBU的现象，对于上述情况可以按照根据反射波信号分析得到的车辆类型进行相应标准的交易，并对使用该OBU的车辆进行记录，以便有关人员进行处理。通过比对分析反射波信号得到的车辆类型和OBU记录的车辆类型进行交易，能够避免发行人员操作错误录入的系统错误，减少了经济运营成本。

本实施例向目标区域发射的三角波信号具有精度高、可除幻影的特点，因此能够避免出现无法区别有效信号和噪声信号的情况。由于在向目标区域发射三角波信号后，会产生信号反射的现象，得到反射波信号。反射波信号可以体现目标区域的具体空间状态，即若目标区域存在目标车辆时反射波信号是由车辆反射三角波信号的到的，因此反射波信号能够体现目标车辆的整体轮廓。在得到关于目标车辆轮廓的反射波信号后，对反射波信号进行处理可以得到能够描述目标车辆车型的参数，根据该参数确定目标车辆所归属的车型，以便进行相关的ETC交易。本方案通过发射三角波信号接收反射波信号来自动识别目标车辆的车型，在保证录入OBU的车型信息准确的前提下进行交易，使得ETC车道更加智能化、便捷化。

下面请参见图4，图4为本申请实施例所提供的另一种基于车型分类的ETC车道交易方法的流程图；本实施例对上一实施例中接收反射波信号并根据所述反射波信号对所述目标车辆的车型进行分类进行了进一步的解释，其他步骤与上一实施例基本一致，可以相互参见，此处不再赘述。

具体步骤可以包括：

S201：向目标区域发射三角波信号；

S202：接收所述反射波信号，并对所述反射波信号进行数据采集得到连续的预设数量个待分析信号；

为了从反射波信号中获取真实有效的代表目标车辆轮廓的待分析信号，可以对反射波信号进行预设速率的高速采集来保证反射波信号不会因为速率不足而导致采集信号出现不连续、不可靠的问题，从而致使采集的目标每一刻跳动过大，无法真实有效的采集到连续、平滑的有效信号数据。通常来讲，反射波信号是以I/Q(In-phase/Quadrature同相正交)数据的形式而存在的，因此可以对I/Q数据进行采集I路数据和Q路数据的方式进行。

对反射波信号进行数据采集的方法有很多，最常见的是利用FFT算法对反射波信号进行数据采集，FFT(fast Fourier transform快速傅立叶变换)算法是一种高效算法，可以用于进行连续信号的频谱分析。本步骤中使用FFT算法对I/Q数据进行离散处理可以得到频域分量和门限，频域分量代表不同频率成分的幅值大小，门限是区分噪声信号与目标车辆反射的声音信号的标准。当某一点的频域分量大于门限，则认为该点存在目标车辆反射的声音信号，若不大于该门限则认为无车通过。

上面提到的门限是指在发射三角波信号之前根据ETC车道的环境参数就已经设置好了的，关于门限的设置方法有很多种，本领域的技术人员可以根据实际应用情况进行选择，下面列举四种常见的设置门限的方案。

方案一：当目标区域为第一区域时，将背景噪声值的基准值作为所述门限；方案一适用于传统车道只需要车道信号覆盖9米或者是标准车道只需要信号覆盖到7米的情况下，此车道布局下没有任何场景复杂的问题需要考虑，只需要通过一次生成背景噪声值后，将其基准值自动录入即可。

方案二：当目标区域为第二区域时，根据所述目标车辆与雷达之间的距离生成多个背景噪声值的基准值作为所述门限；其中，第二区域大于第一区域；当车道信号覆盖到16米时，此时雷达覆盖距离需要自动生成多段门限，通过设置多段门限来限定不同位置的精度要求，从而控制目标真实值。

方案三：当目标区域为第三区域时，向所述目标区域发射三角波信号，并根据所述目标区域的反射波信号确定所述目标区域的背景噪声，根据所述背景噪声确定补偿值以作为所述门限；可以输入频域分量，对连续多次频域分量进行操作，对不同位置的幅值保持其最大值，加上补偿值后，此补偿值为系统按照校准误差值，进而作为门限。

方案四：当目标区域为第四区域时，向所述目标区域发射三角波信号，并根据所述目标区域的反射波信号确定所述目标区域的背景噪声确定多个补偿值以作为所述门限，可以输入频域分量，对连续多次频域分量进行操作，对不同位置的幅值保持其最大值，加上根据同雷达的距离不同确定的多段补偿值后作为门限。

综上S202中描述的方法，S202可以存在一种更优选的实施方案：

步骤A：根据采集速率确定采集次数50，并连续采集50次所述反射波信号得到50个子信号；

步骤B：判断所有所述子信号中无效子信号的数量是否大于阈值；若否，则结束流程；若是，则进入步骤C；

步骤C：将所述子信号设置为所述待分析信号。

在这种更优选的实施方式中设定采集反射波信号的速率为50次以保证得到的平滑的数据具有真实可靠性，可以滤掉反射问题比较苛刻的条件，并且保证50ms解析出的结果满足ETC收发BST(BeaconServiceTable，信标服务表)信号>VST(Vehicle ServiceTable，车辆服务表)信号的时间要求。

连续采集的速率主要是通过系统配置，不同的车道环境复杂度不同，其噪声系数是不同的，故噪声需要人为设定一个参数值，然后系统训练后对该门限制值进行自动调整，使得适应于车道环境系统。

S203：根据所有所述待分析信号对所述目标车辆的车型进行分类；

本步骤是通过已经获得三角波的频偏和周期、差频信号、雷达的高度、目标车辆到所述雷达垂直投影的水平距离的前提下通过相关公式计算得到的，请参见图5，雷达安装在距离地面H的位置，以预设角度(如70°)向目标区域发射三角波信号并接收反射波信号，其具体计算过程如下所示：

根据公式

得到测距精度R_min；其中，C₀为光速，f_m为所述三角波信号的频偏；通常来说f_m＝500MHz，计算得到的测距精度为0.3m，可以满足距离分辨率小于或等于0.3m。

根据公式

根据公式

S204：根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

请参见图6，图6为本申请实施例所提供的一种基于车型分类的ETC车道交易系统的结构示意图；

该系统可以包括：

信号发射模块100，用于向目标区域发射三角波信号；

车型分类模块200，用于接收反射波信号并根据所述反射波信号对目标车辆的车型进行分类；其中，所述反射波信号为所述三角波信号经反射得到的信号；

交易模块300，用于根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种ETC装置，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述ETC装置还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，包括：

向目标区域发射三角波信号；

根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易；

其中，在向目标车辆发射三角波信号之前，还包括：

根据ETC车道的环境参数确定门限；所述门限为区分噪声信号与目标车辆反射的声音信号的标准。

2.根据权利要求1所述基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，所述根据ETC车道的环境参数确定门限包括如下任意一种方案或组合；

3.根据权利要求1所述基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，接收反射波信号并根据所述反射波信号对所述目标车辆的车型进行分类包括：

根据所有所述待分析信号对所述目标车辆的车型进行分类。

4.根据权利要求3所述基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，对所述反射波信号进行数据采集得到连续的预设数量个待分析信号包括：

判断所有所述子信号中无效子信号的数量是否大于阈值；

若是，则将所述子信号设置为所述待分析信号。

5.根据权利要求3所述基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，根据所有所述待分析点对所述目标车辆的车型进行分类包括：

根据公式

根据公式

根据公式

6.根据权利要求5所述基于车型分类的ETC车道交易方法，其特征在于，根据所述车高D₀和所述车长L₀对所述目标车辆进行车型分类包括：

7.一种基于车型分类的ETC车道交易系统，其特征在于，包括：

信号发射模块，用于向目标区域发射三角波信号；

交易模块，用于根据所述目标车辆的车型分类结果与所述目标车辆完成交易；

其中，所述ETC车道交易系统还包括：

用于在向目标车辆发射三角波信号之前，根据ETC车道的环境参数确定门限的模块；所述门限为区分噪声信号与目标车辆反射的声音信号的标准。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于车型分类的ETC车道交易方法。

9.一种ETC装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于车型分类的ETC车道交易方法。