基于互联网+卫星定位技术的高速公路不停车收费系统

王泽宁

(江苏长天智远交通科技有限公司 江苏南京 210000)

0 引 言

我国高速公路收费方式经历了人工收费、人工半自动收费(MTC)、ETC电子不停车收费等几个阶段，从手撕票到使用磁卡、IC卡的人工半自动收费，再到电子不停车收费，都是信息技术发展的必然结果。

随着我国高速公路建设的飞速发展，高速公路通车里程不断增加，到 2018年，我国高速公路总里程已经突破 14万 km，交通流量也在不断增加，由此带来了许多新的问题：

①收费设施及收费技术落后，省界主线和城市出入口收费站易形成交通瓶颈，经常出现拥堵。

②各路段收费方式、标准等不统一，给用户交费造成混乱。

③主线站过密，容易造成公路部门到处设点收费的恶劣印象，与高速公路高速、快捷的形象不相符。

④重复建设收费广场和设施，造成投资浪费和运营成本增加。

⑤停车收费次数过多，汽车尾气对环境的污染增加。

要解决以上问题，就要实行高速公路的全国联网收费，并尽量减少或取消主线收费站；同时，需要采用新的收费技术，提高收费通行效率。

1 基于互联网+卫星定位技术的高速公路不停车收费系统特点和技术原理

目前世界上基于卫星定位技术来实施公路通行收费的最成功案例为德国(没有收费站)，所有通行于该国的货车都免费安装车载定位设备，所有在高速公路通行的货车都通过卫星定位技术按行驶里程缴费。自2005年开始实施，一直沿用至今。

在充分借鉴国外基于卫星定位技术实施公路通行收费的基础上，在“十一五”国家科技支撑计划“国家高速公路联网不停车收费和服务系统”中，交通运输部公路科学研究院承担了“基于卫星定位和无线接入技术的电子不停车收费系统开发”课题，针对新一代电子不停车收费系统进行研究、开发和试验应用，取得了突破性进展。近几年随着卫星定位精度的不断提高和国内智能手机的普及，一种全新的基于互联网+卫星定位技术的高速公路不停车收费系统在中国应运而生，其主要特点为：车辆无需安装任何收费设备，只需要通过一个智能手机+APP，通过云服务，在进入收费路段后利用卫星定位系统自动记录车辆行驶的位置和里程，通过手机无感支付快速通过收费站，实现不停车快捷收费。用户使用前先要通过智能手机进行注册，注册方法为：车辆用户通过智能手机在相应的 APP上注册手机号、车辆车牌号并上传驾驶证、缴费的支付账号等信息，成为高速公路不停车快捷支付系统的合法用户，一次注册、长期有效。该系统主要技术原理如下。

1.1 车辆识别

系统利用车辆用户个人身份证、车辆行驶证和注册手机号，通过实名验证，在云端注册生成“虚拟电子车牌”；通过二次车牌识别专有技术，实现高达99.9%的实体车牌识别精度；通过对“虚拟电子车牌”、实体车牌的动态绑定和相互验证，实现对车辆身份的精准识别。“虚拟电子车牌”在云端生成保存，实体车牌通过匝道收费站或标识点的车牌识别系统获得，而手机只是在数据应用的地点和时机触发使用，因此可确保数据本身的安全准确。

1.2 路径识别

在高速公路的路径标识点或虚拟收费站，当车辆进入标识区域，通过移动互联网手机的卫星定位技术，系统动态标识过往车辆，并将标识的行驶路径信息传送至互联网云平台，可实现精准的路径识别。如果标识点有高清卡口的车牌抓拍系统，还可提供双重路径标识，进行二次验证。虚拟标识点由云端生成并设定，由手机触发提供途经车辆的“虚拟电子车牌”信息，在云端进行处理验证，能确保数据的安全性。

1.3 精准收费

系统可以精准地将“虚拟电子车牌”和实体车辆动态绑定，提供车辆的精准识别，在此过程中精准提供入口和出口收费站的信息；通过路径虚拟标识技术，提供途经标识站车辆精准的行驶路径信息。系统通过云端在匝道收费站、互通分叉点之间设置虚拟收费站和虚拟标识点；虚拟收费站设置在高速公路的主线上，虚拟标识点设置在互通分叉处。当云端检测到车辆通过虚拟收费站时，云端根据虚拟收费站对应的收费费率，通过绑定的第三方支付接口，支付该路段的通行费到该路段的账号中，从而实现先通行后付费、分段收费的新收费模式。因此系统可以很方便地简化计费、取消拆分。

2 业务支撑和系统优点

同当前的联网收费、跨区域电子不停车收费一样，卫星定位不停车收费系统同样需要逃费稽查系统、收费结算和客服系统作为后台业务支撑。系统通过安装在道路上的专用短程通信装置(DSRC)与智能手机进行信息交换，确认车辆是否与信息库中车辆信息一致。同时，安装在道路上的摄像机还自动拍摄车辆的车牌，作为稽查信息的一部分，如果发现车辆存在问题，车辆信息将传输到后台管理中心进行确认。另外，该系统通过与所管理的用户账户信息以及运营车辆基本信息库进行关联，为用户和运营单位服务，同时对违法车辆进行认定。

根据以上系统原理和特点，基于互联网+卫星定位技术的高速公路不停车收费系统的主要优点有：

①卫星定位与高清地图结合，可以虚拟各类标识站点，无需建设实体标识站，大量节省建设成本。

②车辆无需安装任何收费设备。

③车道改造及维护成本低，系统只需对原有车道进行简单改造，实施快速，可在短期内迅速建设并投入运行。

④我国高速公路通行费收费标准各省不统一，同一个省各个路段也不尽相同，该系统最大的优点是可通过设置各类虚拟收费站，实现分路段收费，不仅可以减缓目前各省拆分中心的拆分压力，也可缓解全国拆分中心的巨大压力，减少通行费拆分的纠纷和工作成本。

鉴于以上优点，基于互联网+卫星定位的不停车收费系统在河南和浙江等省部分路段已经开始运行，并取得了良好的成效。

3 结 语

基于互联网+卫星定位的不停车收费系统是在完善、兼容已有的不停车收费技术基础上，引入新的收费技术，通过虚拟收费站替代当前规模宏大的收费站。同时，通过集成区域联网不停车收费系统和既有收费系统及公路监控系统的资源，实现共享和综合服务，为建立国家高速公路网应急处置系统和跨区域资源的协调调度，开展公众服务提供重要基础，其应用推广将有力地提升我国高速公路的服务和管理水平，可以与 ETC模式并行，加快实现“撤销省界主线收费站”的目标。同时，车主具有自行选择的权利，可缓解短期内需要大量安装 ETC的压力。由于系统可以实现路段直接计费和即时收费，可极大缓解国家拆分中心的巨大压力和风险。系统也符合未来技术方向，随着北斗技术、5G 技术、智能手机技术、APP技术的普及和发展，系统还可以为用户提供精确导航、实时交互等其他增值服务，开创高速公路数字化、联网化、智慧化的新时代。