路侧停车收费管理系统及车辆探测与识别方法与流程

1.本发明涉及路侧停车收费管理系统，尤其是一种基于双路超声雷达模块与双路蓝牙模块的路侧停车收费管理系统及车辆探测与识别方法，属于智能交通技术领域。


背景技术：

2.随着汽车保有量的增加，停车位与汽车保有量比例持续下降，停车难与交通拥堵已成为城市交通面临的两个突出问题。路侧停车作为城市停车的一类重要资源，针对城市部分停车设施供需严重不平衡区域，利用已有道路的部分空间资源提供高周转的停车服务，是解决城市停车难的一项有效补充措施。
3.由于路侧停车场多为开放式，缺乏明确的出入口，而且停车位多呈平行分布，路侧停车收费管理系统必须以停车位为基本管理单元获取停放车辆的车牌及停放车位的编号或编码，因此先后出现了基于人工pda(personal digital assistant)收费、地磁 pda收费、车位锁、以及高位视频等多种路侧收费系统，但各自在系统建设部署成本、运营人工成本等方面都分别面临不同的问题和挑战，其中地磁 pda收费是目前路侧停车收费管理系统的主流方式，前期系统建设成本相对可控，在系统建设部署成本及运营人工成本方面取得了较好的平衡。
4.地磁 pda收费方案中，地磁一般部署在停车位中心点附近，1个地磁传感器只能管理单个车位，无法进一步降低系统建设成本。同时，为了解决地磁可能出现的误探测（即没有车辆停放时判断有停放车辆）问题，目前地磁多采用双模方式即地磁传感器 微波雷达，但微波雷达易受停车路面的积水、积雪和结冰影响，可能产生的一定漏判（即有车辆但未检测出来）问题。
5.近年来，随着政府对民生问题日益关注，如何针对停车方面的民生问题，保证路侧停车资源较高利用率的同时尽可能保障附近居民的停车优先权，也逐渐成为政府选择或设计路侧停车收费系统的一个重要考虑因素。虽然可以通过在pda中增加车牌的白名单并结合区别化收费策略实现附近居民的停车优先权保障，但是无法减少管理这些停放车辆所需的人工运营成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种路侧停车收费管理系统及车辆探测与识别方法，能够降低系统建设部署成本，并实现对停车位入位车辆的自动探测和识别，对车辆所停放的停车位的准确定位，降低人工运营成本。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：第一方面，本发明实施例提供了一种路侧停车收费管理系统，包括：车辆探测与识别装置、车载蓝牙标签；所述车辆探测与识别装置用于设置在相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，所述车载蓝牙标签用于设置在车辆上；所述车辆探测与识别装置包括第一电源模块、mcu、双路超声雷达模块、双路蓝牙
模块、互联通信模块；第一电源模块为mcu、双路超声雷达模块、双路蓝牙模块和互联通信模块供电；所述双路超声雷达模块包括第一超声雷达探头和第二超声雷达探头，所述双路蓝牙模块包括蓝牙通信单元、双定向天线单元，其中双定向天线单元包括射频开关和第一蓝牙定向天线、第二蓝牙定向天线；所述mcu分别连接双路超声雷达模块、互联通信模块和蓝牙通信单元，蓝牙通信单元通过射频开关分别连接第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线；所述第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线指向不同的方向；其中所述第一蓝牙定向天线的波束中心线与第一超声雷达探头的探测信号中心线指向第一方向；所述第二蓝牙定向天线的波束中心线与第二超声雷达探头的探测信号中心线指向第二方向；所述第一方向与第二方向不同，以使得第一方向能够指向相邻两个路侧停车位其中之一，而同时第二方向能够指向相邻两个路侧停车位其中另一；所述车载蓝牙标签包括蓝牙收发单元、速度检测单元和电源模块；第二电源模块为蓝牙收发单元和速度检测单元供电；所述蓝牙收发单元连接速度检测单元。
7.进一步地，所述双定向天线单元中，通过射频开关实现第一蓝牙定向天线、第二蓝牙定向天线的时分复用。
8.进一步地，所述车辆探测与识别装置部署在位于相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，所述车载蓝牙标签部署在车辆上。
9.进一步地，所述第一方向与行车道的车辆行进方向的夹角为135
°
，所述第二方向与行车道的车辆行进方向的夹角为45
°
。
10.进一步地，所述mcu与蓝牙通信单元一体设置于蓝牙微控制器。
11.进一步地，所述第一超声雷达探头和第二超声雷达探头的探测角度不大于60
°
，测量盲区不大于0.1m，最大测量距离不小于3m，测量精度不低于5cm。
12.进一步地，所述速度检测单元采用三轴mems加速度计。
13.第二方面，本发明实施例提供了一种车辆探测与识别方法，适用于如上文所述的路侧停车收费管理系统，包括以下步骤：步骤s10，将车辆探测与识别装置部署在位于相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，第一方向指向车辆行进方向的上游停车位，第二方向指向车辆行进方向的下游停车位；控制双路超声雷达模块以固定的雷达探测周期p交替从第一超声雷达探头、第二超声雷达探头发送超声雷达探测信号；步骤s20，车载蓝牙标签的蓝牙收发单元平时处于关断状态，速度检测单元处于工作状态，通过速度检测单元判断车辆是否处于静止状态，当车辆在其中一个停车位入位停止后车辆就会处于静止状态，当车辆的静止状态超过时间门限s秒时，启动蓝牙收发单元，在设定侦听时长d秒内连续侦听车辆探测与识别装置发出的蓝牙通告消息帧；步骤s30，通过双路超声雷达模块分别向相邻两个路侧停车位发送的超声雷达探测信号确定停车位车辆入位；并根据确定车辆入位的超声雷达探头的编号确定对应的停车位编号，记录车辆停车入位时间和停车位编号；然后启动蓝牙通信单元以蓝牙探测周期t分别通过第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线连续发送m个携带车辆探测与识别装置id和蓝牙定向天线编号的蓝牙通告消息帧；步骤s40，如果车辆安装了车载蓝牙标签；蓝牙收发单元在侦听时长d秒内分别收
到第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线发送的蓝牙通告消息帧，选择其中信号接收强度rss更大的蓝牙通告消息帧，并选择该蓝牙通告消息帧中的蓝牙定向天线编号作为天线编号；并发送携带车载蓝牙标签id、接收到的车辆探测与识别装置id和选择的天线编号的响应消息；步骤s50，若车辆探测与识别装置接收到响应消息，则验证响应消息中的车辆探测与识别装置id与装置自身id相同且响应消息中的天线编号与确定停车位车辆入位的超声雷达探头编号一致，如果通过验证，判断该车辆安装有车载蓝牙标签，停止发送蓝牙通告消息帧，并通过互联通信模块向路侧停车收费管理系统的后台发送包含车载蓝牙标签id、车辆入位时间和停车位编号的车辆入位事件通知；若车辆探测与识别装置没有接收到响应消息，或者接收到其它车辆的车载蓝牙标签响应消息，则通过互联通信模块向路侧停车收费管理系统的后台发送包含车辆入位时间和停车位编号的无标签车辆入位事件通知。
14.进一步地，步骤s30中，当检测到停车位有车辆入位后，相应的超声雷达探头进行连续多次测距，多次测距的测量距离值均小于等于距离门限r时，才确定车辆入位。
15.进一步地，雷达探测周期p缺省为60秒；时间门限s设置为20秒～30秒，侦听时长d缺省为120秒；蓝牙探测周期t缺省为500ms。
16.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1）通过内置双路超声雷达模块、双路蓝牙模块实现单一装置对两个停车位的管理，降低路侧停车收费系统的整体建设部署成本，特别是部署安装成本。
17.2）采用两个蓝牙定向天线，对安装有车载蓝牙标签的车辆进行有效识别，并与超声雷达探测结果进行融合，实现对停车位入位车辆的自动探测和识别，对车辆所停放的停车位的准确定位，无需现场收费运营人员手动入位，提高人均管理车位数量，降低人工运营成本。
附图说明
18.图1为本发明实施例中的系统框图。
19.图2为本发明实施例中的车辆探测与识别装置布设示意图。
20.图3为本发明实施例中的方法流程图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.如图1、图2所示，本发明实施例提出一种路侧停车收费管理系统，包括：车辆探测与识别装置、车载蓝牙标签；所述车辆探测与识别装置用于设置在相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，所述车载蓝牙标签用于设置在车辆上；所述车辆探测与识别装置包括第一电源模块、mcu、双路超声雷达模块、双路蓝牙模块、互联通信模块；第一电源模块为mcu、双路超声雷达模块、双路蓝牙模块和互联通信模块供电；所述双路超声雷达模块包括第一超声雷达探头和第二超声雷达探头，所述双路蓝
牙模块包括蓝牙通信单元、双定向天线单元，其中双定向天线单元包括射频开关和第一蓝牙定向天线、第二蓝牙定向天线；所述mcu分别连接双路超声雷达模块、互联通信模块和蓝牙通信单元，蓝牙通信单元通过射频开关分别连接第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线；所述第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线指向不同的方向；其中所述第一蓝牙定向天线的波束中心线与第一超声雷达探头的探测信号中心线指向第一方向；所述第二蓝牙定向天线的波束中心线与第二超声雷达探头的探测信号中心线指向第二方向；所述第一方向与第二方向不同，以使得第一方向能够指向相邻两个路侧停车位其中之一，而同时第二方向能够指向相邻两个路侧停车位其中另一；所述车载蓝牙标签包括蓝牙收发单元、速度检测单元和电源模块；第二电源模块为蓝牙收发单元和速度检测单元供电；所述蓝牙收发单元连接速度检测单元；本实施例中，通过将车辆探测与识别装置部署在位于相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，将车载蓝牙标签部署在车辆上例如设置在车辆前挡风玻璃的右侧，可以实现对停车位入位车辆的自动探测和识别，对车辆所停放的停车位的准确定位；具体地，在车辆探测与识别装置中，所述互联通信模块可采用nb-iot模块，用于与路侧停车收费管理系统的后台通信，nb-iot模块通过uart接口与mcu连接；在本实施例中mcu与蓝牙通信单元一体设置于蓝牙微控制器，可采用包含低功耗蓝牙通信单元的微控制器如德州仪器公司的cc2652r7；在其它的实施例中，两者也开分开设置；mcu具有多路gpio、i2c、spi、uart等接口，负责接入双路超声雷达模块的距离测量数据，配置双路超声雷达模块的测量频率、蓝牙信号发射功率、蓝牙信号发射持续时间等工作参数，并以时分方式通过2个不同的蓝牙定向天线向外发射低功耗的蓝牙通告消息帧；在双定向天线单元中射频开关用于第一蓝牙定向天线、第二蓝牙定向天线的时分复用；第一蓝牙定向天线、第二蓝牙定向天线均为2.4ghz天线，蓝牙定向天线采用结构简单、体积较小的moxon线天线，-3db的波束宽度为77
°
，易于集成进装置；双路超声雷达模块中的两个超声雷达探头的探测角度不大于60
°
，测量盲区不大于0.1m，最大测量距离不小于3m，测量精度不低于5cm；每个超声雷达探头通过uart接口与mcu连接，将测距结果传输给mcu；作为本实施例的优化，所述第一方向与行车道的车辆行进方向的夹角为135
°
，所述第二方向与行车道的车辆行进方向的夹角为45
°
；以便更好地探测进入相连两个停车位的车辆，防止发生误判；具体地，在车载蓝牙标签中，蓝牙收发单元包含2.4ghz pcb板载天线和低成本、低功耗蓝牙收发芯片如德州仪器公司的cc2640r2l，具有gpio、spi等多种接口；速度检测单元可采用三轴mems加速度计，通过spi接口接入低功耗蓝牙收发芯片；如图3所示，本发明实施例还提出一种车辆探测与识别方法，包括以下步骤：步骤s10，将车辆探测与识别装置部署在位于相邻两个路侧停车位的中间且靠近路沿一侧，第一方向指向车辆行进方向的上游停车位，第二方向指向车辆行进方向的下游停车位；控制双路超声雷达模块以固定的雷达探测周期p交替从第一超声雷达探头、第二超声雷达探头发送超声雷达探测信号；即mcu每隔p/2秒选择一个超声雷达探头发送超声雷达探测信号，p为可配置参数，缺省为60秒；
步骤s20，车载蓝牙标签的蓝牙收发单元平时处于关断状态，速度检测单元处于工作状态，通过速度检测单元判断车辆是否处于静止状态，当车辆在其中一个停车位入位停止后车辆就会处于静止状态，当车辆的静止状态超过时间门限s秒时，启动蓝牙收发单元，在设定侦听时长d秒内连续侦听车辆探测与识别装置发出的蓝牙通告消息帧；时间门限s可设置为20秒～30秒，侦听时长d缺省为120秒；步骤s30，通过双路超声雷达模块分别向相邻两个路侧停车位发送的超声雷达探测信号确定停车位车辆入位；并根据确定车辆入位的超声雷达探头的编号确定对应的停车位编号，记录车辆入位时间和停车位编号；然后启动蓝牙通信单元以蓝牙探测周期t（缺省为500ms）分别通过第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线连续发送m个携带车辆探测与识别装置id（缺省长度为32bits）和蓝牙定向天线编号（0或1）的蓝牙通告消息帧；每个蓝牙定向天线上蓝牙通告消息帧的发送间隔为2t毫秒；无论车辆上是否安装了车载蓝牙标签，车辆停车进入停车位时，车辆探测与识别装置都将探测到车辆，即有车辆入位的超声雷达探头的测量距离值小于距离门限r；为了减少误报，当检测到停车位有车辆入位后，相应的超声雷达探头进行连续多次测距，多次测距的测量距离值均小于等于距离门限r时，才确定车辆入位；步骤s40，如果车辆安装了车载蓝牙标签；蓝牙收发单元在侦听时长d秒内分别收到第一蓝牙定向天线和第二蓝牙定向天线发送的蓝牙通告消息帧，选择其中信号接收强度rss更大的蓝牙通告消息帧，并选择该蓝牙通告消息帧中的蓝牙定向天线编号作为天线编号；并发送携带车载蓝牙标签id、接收到的车辆探测与识别装置id和选择的天线编号的响应消息；步骤s50，根据车辆是否安装车载蓝牙标签，车辆探测与识别装置执行不同的操作；若车辆探测与识别装置接收到响应消息，则验证响应消息中的车辆探测与识别装置id与装置自身id相同且响应消息中的天线编号与确定停车位车辆入位的超声雷达探头编号一致，如果通过验证，判断该车辆安装有车载蓝牙标签，停止发送蓝牙通告消息帧，并通过互联通信模块向路侧停车收费管理系统的后台发送包含车载蓝牙标签id、车辆入位时间和停车位编号的车辆入位事件通知；路侧停车收费管理系统的后台根据车载蓝牙标签id可以确定对应的车牌号码进行计费；若车辆探测与识别装置没有接收到响应消息，或者接收到其它车辆的车载蓝牙标签响应消息，由于其它车辆的车载蓝牙标签响应消息中的车辆探测与识别装置id与装置自身id不同，或者天线编号与确定停车位车辆入位的超声雷达探头编号不一致，则通过互联通信模块向路侧停车收费管理系统的后台发送包含车辆入位时间和停车位编号的无标签车辆入位事件通知；这时由路侧收费管理系统后台向现场收费运营人员的pda推送人工入位消息，由现场人员负责手动入位；最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。