基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法 【技术领域】
本发明涉及一种基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法。
背景技术
随着我国高速公路的发展和汽车拥有量的迅速增加，在高速公路上发生的诸如偷逃路费、交通事故、车辆故障等事件的数量越来越大。
随着我国高速公路的不断发展，目前已形成了规模庞大、结构复杂的高速公路交通网，并且绝大部分省市已实现了省内联网收费，目前，大部分高速公路采用的是联网半自动收费，即“人工收费、计算机管理、闭路电视监视”的方式，这种方式仅仅使用通行卡作为车辆收费凭证，只关注路网车辆的进站与出站，而缺乏有效的车辆行驶轨迹监控手段，极易造成诸如多车交换收费卡、路网内绕行等偷逃路费行为，造成大量通行费的流失。并且目前高速公路网日趋发达，在同一路网中，从相同的起点出发，到达相同的目的地，可以有多条不同的路径(多义性路径)供选择，而目前的收费系统只能识别起点信息和目的地信息，没有路径信息，无法按车辆实际行车路径来结算，容易造成高速公路业主利益分配不均或利益分配不合理，成为高速路网联网收费的一大问题——多义性路径识别问题。
在高速公路上发生事故或其他紧急事件时，为提高救援速度，各地高速公路都设置了固定紧急电话系统或开通了求助特服号。固定紧急电话的架设有距离的间隔，使用频率低，且建设和维护成本较高；拨打求助特服号虽能及时上报现场情况，但对大部分求助人员来说，不能准确描述所处位置，特别是在恶劣的天气情况下，延误了救援人员到达现场的时间。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法，该监控系统及方法利用成熟的基于移动网络的定位技术，从而实现对高速公路上行驶车辆的全程轨迹监控，为车辆超速、车辆运行轨迹异常等事件提供技术依据，也为紧急救援提供位置信息支持，从而达到有效遏制高速公路上超速、偷逃通行费等事件的目的，并且，该系统能够解决高速路网内车辆行驶的多义性路径识别问题。
本发明解决上述的技术问题采用的技术方案是：基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法，包括车载移动无线终端或设置于分发给车辆的通行卡上的移动无线终端，与移动无线终端无线通信连接的移动运营商管理中心，与移动运营商管理中心通信连接的路径处理中心。
上述移动无线终端包括移动通信模块、控制模块、电源管理模块和接口模块，所述控制模块分别与移动通信模块、电源管理模块、接口模块接通，电源管理模块分别与移动通信模块、可充电电池接通，移动无线终端还包括与控制模块接通的应急按钮；移动无线终端由控制模块控制着移动通信模块、电源管理模块和接口模块，电源管理模块管理的可充电电池向其他模块提供电力，应急按钮通知控制模块发送应急告警短消息，整个终端装置通过接口模块进行充电操作，并接受开关机指令。
具体地，所述移动无线终端为手机通信终端或手机通信芯片；该系统还包括用于识别车辆内是否具有移动无线终端的移动无线终端识别系统。
基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别方法，包括下述步骤：(1)在进入高速路网的路口处，在进入高速路网的车辆上建立移动无线终端，移动无线终端与移动运营商管理中心无线通信连接；(2)车辆进入高速路网后，移动运营商管理中心通过通信基站计算出移动无线终端所处的位置，并且每间隔设定时间移动运营商管理中心将移动无线终端的所在的位置信息传输给路径处理中心，由路径处理中心处理并生成车辆在高速公路上的行驶路径轨迹；
上述方法还包括下述步骤：将路径处理中心处理获得的车辆在高速公路上的行驶路径轨迹传输给高速公路收费系统，高速公路收费系统根据车辆的实际行驶路径结算收费。
具体地，步骤(1)所述移动无线终端为车载移动无线终端或设置于分发给车辆的通行卡上的移动无线终端。在车辆驶入高速公路入口前，还包括采用移动无线终端识别系统对移动无线终端进行识别及确认的步骤，如检测到车辆上不具有移动无线终端或移动无线终端未处于激活状态，该车辆禁止进入高速公路通行；如检测到车辆上具有移动无线终端并处于激活状态，该车辆允许进入高速公路通行。
基于移动网络的基站定位技术包括基于小区识别号(CELL-ID)的定位技术、基于电波到达时间TOA(time of arrival)定位技术、基于电波到达时间差TDOA(time differenc of arrival)定位技术等，是通过移动运营商的网络(如GSM网、CDMA网)获取移动台(手机)的位置信息(经纬度坐标)，解决方案通常有到达角度(AOA)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)和多路径鉴别标志等几种方式。移动运营商的定位平台通过测量开机状态下的移动台所处的蜂窝小区、导频信号到达多个基站的时间和角度等结果，并结合基站的坐标就能够计算出移动台的位置。一般而言，覆盖移动台地基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。通过移动运营商的努力，各地高速公路都实现了95％以上的网络覆盖率，使在高速公路利用基站定位技术实现对移动台的定位成为可能，从而实现全程轨迹监控。
综上所述，本发明的有益效果是：本发明的基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法，利用成熟的基于移动网络的基站定位技术，从而实现对高速公路上行驶车辆的全程轨迹监控，为车辆超速、轨迹异常等事件提供技术依据，也为紧急救援提供位置信息支持，从而达到有效遏制高速公路上超速、偷逃通行费等事件的目的，并且能够解决高速路网内车辆行驶的多义性路径识别问题。
【具体实施方式】
实施例1：
基于移动定位技术的高速路网内车辆轨迹识别系统及方法，包括车载移动无线终端或设置于分发给车辆的通行卡上的移动无线终端，该移动无线终端为手机通信终端(即手机)或具有手机通信功能的手机芯片，用于识别车辆是否携带有移动无线终端的移动无线终端识别系统，与移动无线终端无线通信连接的移动运营商管理中心，与移动运营商管理中心通信连接的路径处理中心。
将移动无线终端设置于车辆上或将设置有移动无线终端的通行卡分发给车辆，在车辆驶入高速公路入口前，采用移动无线终端识别系统对移动无线终端进行识别及确认的步骤，如检测到车辆上不具有移动无线终端或移动无线终端未处于激活状态，这里说的未激活状态指移动无线终端未启动，处于关闭状态，或是移动无线终端无信号，则该车辆禁止进入高速公路通行；如检测到车辆上具有移动无线终端并处于激活状态，该车辆允许进入高速公路通行。被监控的车辆在高速公路网络内行驶时始终处于移动运营商的基站覆盖范围内，从能具备了被移动运营商的定位平台实时获取到移动无线终端位置信息的条件。移动无线终端位置信息根据设定的间隔时间从移动运营商管理中心传输给路径处理中心，由路径处理中心处理并生成车辆在高速公路上的行驶路径轨迹，该行驶路径轨迹包括了该车辆进入高速公路后的所用运行信息，包括任意时间该车辆所处的位置，并可以计算出任意时间或任意路段该车辆的行驶速度。根据路径处理中心生成的某车辆的行驶路径轨迹，就可以进行每条路段的速度计算，移动无线终端在相近的两个时间内移动无线终端移动的距离为L，相近的两个时间差为T，那么可以计算出移动无线终端在这条路段的移动速度V＝L/T。按照同样的方法，根据路径处理中心生成的车辆的行驶路径轨迹，可以计算出该车辆在所用相应路段的行驶速度。
实施例2：
本实施例为一种基于移动定位技术的高速车辆行驶路径监控方法，该方法包括下述步骤：
(1)在进入高速路网的路口处，在进入高速路网的车辆上建立移动无线终端，移动无线终端与移动运营商管理中心无线通信连接；这里所述的移动无线终端为车载移动无线终端或设置于分发给车辆的通行卡上的移动无线终端，移动无线终端为手机通信终端(即手机)或具有手机通信功能的手机芯片；
(2)在车辆驶入高速公路入口前激活移动无线终端，并采用移动无线终端识别系统对移动无线终端进行识别及确认的步骤，如检测到车辆上不具有移动无线终端或移动无线终端未处于激活状态，该车辆禁止进入高速公路通行；如检测到车辆上具有移动无线终端并处于激活状态，该车辆允许进入高速公路通行；
(3)车辆进入高速路网后，移动运营商管理中心通过通信基站计算出移动无线终端所处的位置，并且每间隔设定时间移动运营商管理中心将移动无线终端的所在的位置信息传输给路径处理中心，由路径处理中心处理并生成车辆在高速公路上的行驶路径轨迹。这里的间隔设定时间可以根据需要生成车辆的行驶路径轨迹的精确程度调整，间隔时间越短，其车辆的行驶路径轨迹越准确。
(4)将路径处理中心处理获得的车辆在高速公路上的行驶路径轨迹传输给高速公路收费系统，高速公路收费系统根据车辆的实际行驶路径结算收费。