自組網智慧卡、不停車收費系統及方法、自組網方法與流程

2023-12-04 11:49:26

本發明涉及智能金融交通技術領域，特別涉及一種自組網智慧卡、不停車收費系統及方法、自組網方法。

背景技術：

隨著人民經濟水平的不斷提高，用戶擁有車輛的數量日益劇增，高速公路的交通擁堵情況也越來越嚴重，如何有效緩解交通壓力，並在網際網路的快速發展帶動下，全面提升路網管理能力和服務水平，確保聯網系統安全穩定高效運行，並在全國基本實現高速公路電子不停車收費聯網，是當今解決擁堵問題和提高服務水平的重要舉措，具有非常重要的意義。

不停車收費是一種電子收費方式，用戶需要辦理一張交通卡(不停車收費卡)，同時辦理一個車載電子標籤並安裝在車輛擋風玻璃上，交通卡插在車載電子標籤中，通過車載電子標籤與在收費站不停車收費車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計算機聯網技術與銀行進行後臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的。這種方式的優點是可以使公路收費走向電子化，降低收費管理的成本，同時有效減少因停車收費造成的延誤及擁擠，提高高速公路收費效率、車輛運行效率，同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。

但是，目前的交通卡還存在一些問題，因為在不停車收費系統中，交通卡須通過終端通信放大設備提升通信距離，而且車載電子標籤採用專用短程通訊技術，其通信距離一般也只有幾十米，只能實現在特定小區域內對移動目標的識別和通信，因此車輛進入不停車收費車道時需要減速緩慢通行，所以通行速率受到限制，另外，在多車道自由流及跟車情況下，路側單元發射信號容易受到幹擾，現有的不停車收費機制對左右等方位的全方位定位功能不強，導致這種情況下的交易成功率不高。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種自組網智慧卡，解決了目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。該自組網智慧卡包括：主控晶片、zigbee通信晶片和存儲器，其中，所述主控晶片分別與所述zigbee通信晶片和存儲器連接；

所述主控晶片用於：控制所述zigbee通信晶片和存儲器工作，將從所述存儲器中獲取的卡片身份信息、用戶信息和車輛信息發送至所述zigbee通信晶片；

所述zigbee通信晶片用於：將所述卡片身份信息、用戶信息和車輛信息通過zigbee無線網絡輸出；

所述存儲器用於：存儲卡片身份信息、用戶信息和車輛信息。

在一個實施例中，該自組網智慧卡還包括：與所述主控晶片連接的加密器；

所述主控晶片用於：控制所述加密器工作；

所述加密器用於：對卡片身份信息、用戶信息和車輛信息進行加密處理。

在一個實施例中，所述加密器包括處理器和密鑰存儲器；

所述密鑰存儲器用於：存儲加密密鑰；

所述處理器用於：根據加密密鑰對卡片身份信息、用戶信息和車輛信息進行加密處理。

在一個實施例中，該自組網智慧卡還包括：與所述主控晶片連接的顯示屏；

所述主控晶片用於：控制所述顯示屏工作；

所述顯示屏用於顯示該自組網智慧卡的餘額和交易金額。

在一個實施例中，該自組網智慧卡還包括：與所述主控晶片連接的電源；

所述主控晶片用於：控制所述電源工作；

所述電源用於：為自組網智慧卡的運行提供電量。

在一個實施例中，所述主控晶片包括gpio接口、spi接口和uart接口；

通過gpio接口發送控制指令控制存儲器、電源工作，通過spi接口發送控制指令控制顯示屏工作，通過uart接口發送控制指令控制zigbee通信晶片、加密器工作。

本發明實施例提供了一種不停車收費系統，解決了目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。該不停車收費系統包括：zigbee網絡路由器、zigbee網絡協調器、監控中心、收費管理系統、銀行伺服器、上述所述的自組網智慧卡；

所述zigbee網絡路由器、zigbee網絡協調器形成一個zigbee無線網絡；

所述自組網智慧卡用於：在進入所述zigbee無線網絡的有效通信範圍內時，與所述zigbee網絡路由器建立連接，加入所述zigbee無線網絡；在車輛進入收費站時，通過所述zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器接收監控中心下發的收費站入口信息；在車輛駛出收費站時，通過所述zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器將卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至監控中心，接收監控中心轉發的身份校驗信息和扣費結果信息；

所述監控中心用於：監控zigbee無線網絡的狀態；審批自組網智慧卡和zigbee網絡路由器申請加入zigbee無線網絡的請求；在車輛進入收費站時，將所述收費站入口信息發送至所述自組網智慧卡；在車輛駛出收費站時，將所述卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至所述收費管理系統，接收所述收費管理系統轉發的身份校驗信息和扣費結果信息；

所述收費管理系統用於：將所述卡片身份信息發送至銀行伺服器；根據所述車輛信息和收費站入口信息確定車輛通行費用，將所述車輛通行費用和用戶信息發送至銀行伺服器；將銀行伺服器下發的身份校驗信息和扣費結果信息轉發至所述監控中心；

所述銀行伺服器用於：根據所述卡片身份信息對所述自組網智慧卡進行身份校驗，生成身份校驗信息；根據所述車輛通行費用和用戶信息進行扣費處理，獲得扣費結果信息，將所述身份校驗信息和扣費結果信息發送至所述收費管理系統。

在一個實施例中，還包括：車道控制系統；

所述車道控制系統用於：在車輛進入和駛出收費站時，控制車輛的通行；將所述卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息由所述監控中心轉發至所述收費管理系統；將身份校驗信息和扣費結果信息由所述收費管理系統轉發至所述監控中心。

在一個實施例中，所述監控中心還用於：對自組網智慧卡的位置進行定位，確定自組網智慧卡的位置信息；

所述車道控制系統具體用於：根據所述自組網智慧卡的位置信息，在車輛進入和駛出收費站時，通過控制欄杆的抬起和放下，控制車輛的通行。

在一個實施例中，所述監控中心具體用於：按照如下方式對自組網智慧卡的位置進行定位，確定自組網智慧卡的位置信息：

將部署在收費站的具有確定位置的zigbee網絡路由器作為參考節點，在自組網智慧卡接入所述zigbee無線網絡後，根據與自組網智慧卡連接的參考節點的位置信息和參考節點發送的信號強度值，確定自組網智慧卡的位置信息。

在一個實施例中，所述車道控制系統還用於：

根據所述自組網智慧卡的位置信息，在車輛進入和駛出收費站時，控制交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍。

在一個實施例中，所述自組網智慧卡還用於：根據所述扣費結果信息確定自組網智慧卡的餘額和交易金額，顯示所述自組網智慧卡的餘額和交易金額。

在一個實施例中，所述車道控制系統還用於：當所述身份校驗信息為自組網智慧卡無效信息時發出警報信號。

在一個實施例中，所述不停車收費系統包括一個zigbee網絡轉換器和多個zigbee網絡路由器；所述zigbee網絡路由器的數量根據通信距離要求和不停車收費車道的數量確定。

本發明實施例提供了一種不停車收費系統的自組網方法，包括：

zigbee網絡協調器初始化建立一個zigbee無線網絡，在建立成功後發出廣播信息；

zigbee網絡路由器在接收到廣播信息後向zigbee網絡協調器發出建立連接請求；

監控中心對zigbee無線網絡的狀態進行監控，在監控到zigbee網絡路由器發出的建立連接請求後，確認zigbee網絡路由器的網絡連接狀態，當確認zigbee網絡路由器的網絡連接狀態為未連接狀態時，向zigbee網絡協調器發送準許加入網絡指令；

zigbee網絡協調器根據所述準許加入網絡指令向zigbee網絡路由器發出連接建立響應，並給所述zigbee網絡路由器分配地址，zigbee網絡協調器與zigbee網絡路由器建立連接，開始通信；

監控中心對已連接了zigbee網絡路由器的zigbee無線網絡的狀態進行監控；

在車輛進入已連接了zigbee網絡路由器的zigbee無線網絡的有效通信範圍內時，自組網智慧卡根據接收到的廣播信息查找與自組網智慧卡距離最近的zigbee網絡路由器，向相應的zigbee網絡路由器發出建立連接請求；

監控中心在監控到自組網智慧卡發出的建立連接請求後，確認自組網智慧卡的網絡連接狀態，當確認自組網智慧卡的網絡連接狀態為未連接狀態時，向相應的zigbee網絡路由器發送準許加入網絡指令；

相應的zigbee網絡路由器根據所述準許加入網絡指令向自組網智慧卡發出連接建立響應，並給自組網智慧卡分配地址，zigbee網絡路由器與自組網智慧卡建立連接，開始通信。

一種不停車收費方法，解決了目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。該不停車收費方法包括：

自組網智慧卡在車輛駛入zigbee無線網絡的有效通信範圍內後，與距離自組網智慧卡最近的zigbee網絡路由器建立連接，連接建立後，通過相應的zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器將卡片身份信息發送至監控中心；所述zigbee無線網絡由zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器自動組成；

監控中心將所述卡片身份信息通過收費管理系統發送至銀行伺服器；

銀行伺服器根據所述卡片身份信息對所述自組網智慧卡進行身份校驗，生成身份校驗信息，並將所述身份校驗信息通過收費管理系統發送至監控中心；

監控中心在所述身份校驗信息為自組網智慧卡有效信息時，通過相應的zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器向所述自組網智慧卡發送數據讀取指令；

自組網智慧卡根據所述數據讀取指令將用戶信息、車輛信息、收費站入口信息通過相應的zigbee網絡路由器和zigbee網絡協調器發送至監控中心；所述收費站入口信息為在車輛進入收費站時，由監控中心下發至自組網智慧卡中；

監控中心將所述用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至收費管理系統；

收費管理系統根據所述車輛信息和收費站入口信息確定車輛通行費用，將所述車輛通行費用和用戶信息發送至銀行伺服器；

銀行伺服器根據所述車輛通行費用和用戶信息進行扣費處理，獲得扣費結果信息，將所述扣費結果信息通過收費管理系統發送至監控中心。

在一個實施例中，還包括：

監控中心對自組網智慧卡的位置進行定位，確定自組網智慧卡的位置信息，將所述自組網智慧卡的位置信息與預設的有效區域範圍進行比較，在所述自組網智慧卡的位置信息位於預設的有效區域範圍內時，生成欄杆抬起指令，並將所述欄杆抬起指令發送至車道控制系統；在所述自組網智慧卡的位置信息大於預設的有效區域範圍的最大值時，生成欄杆放下指令，並將所述欄杆放下指令發送至車道控制系統；

車道控制系統根據所述欄杆抬起指令控制欄杆升起，根據所述欄杆降落指令控制欄杆放下，控制車輛的通行。

在一個實施例中，還包括：車道控制系統根據所述自組網智慧卡的位置信息，在車輛進入和駛出收費站時，控制交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍。

在一個實施例中，還包括：車道控制系統將所述卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息由所述監控中心轉發至所述收費管理系統；將身份校驗信息和扣費結果信息由所述收費管理系統轉發至所述監控中心；

車道控制系統在所述身份校驗信息為自組網智慧卡無效信息時，發出警報信號。

在一個實施例中，還包括：

自組網智慧卡根據所述扣費結果信息確定自組網智慧卡的餘額和交易金額，顯示所述自組網智慧卡的餘額和交易金額。

在本發明實施例中，提出了包括主控晶片、zigbee通信晶片和存儲器的自組網智慧卡，和包括zigbee網絡路由器、zigbee網絡協調器、監控中心、車道控制系統、收費管理系統、銀行伺服器以及自組網智慧卡的不停車收費系統完成不停車收費，該自組網智慧卡和不停車收費系統中均採用了zigbee技術，由於zigbee技術具有低功耗、自動組網、網絡容量大、雙工通信、安全可靠及成本低等優點，解決了目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種自組網智慧卡的結構示意圖一；

圖2是本發明實施例提供的一種自組網智慧卡的結構示意圖二；

圖3是本發明實施例提供的一種自組網智慧卡電路結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的一種不停車收費系統的系統框架圖一；

圖5是本發明實施例提供的一種不停車收費系統的系統框架圖二；

圖6是本發明實施例提供的一種不停車收費系統的自組網方法流程圖；

圖7是本發明實施例提供的一種不停車收費方法流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

zigbee(紫蜂)技術是一種新興的短距離無線通信技術。該技術具有如下優點：

(1)自動組網，網絡容量大。zigbee網絡可容納多達65000個節點，網絡中的任意節點之間都可進行數據通訊。網絡有星狀、片狀和網狀結構。在有模塊加入和撤出時，網絡具有自動修復功能。

(2)長距離，傳輸距離可擴展。zigbee的數傳模塊類似於行動網路基站，在整個網絡範圍內，有效距離範圍內的模塊自動組網，網絡中的各節點可以自由通訊，每個網絡節點間的距離可以從標準的75m到幾百米、幾公裡，並且支持無限擴展。

(3)低功耗：在低耗電待機模式下，2節5號乾電池可支持1個節點工作6～24個月，甚至更長。這是zigbee的突出優勢。相比較，藍牙能工作數周、wifi可工作數小時。

(4)網絡時延短。zigbee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms，節點連接進入網絡只需30ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需要3～10s、wifi需要3s。

(5)成本低。zigbee模塊工作於2.4g全球免費頻段，故只需要先期的模塊費用，無需支付持續使用費用。

(6)安全性高。zigbee提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用訪問控制清單(accesscontrollist，acl)防止非法獲取數據以及採用高級加密標準(aes128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。

針對現有技術中存在的缺陷，結合zigbee技術的突出優勢，本發明提出了一種自組網智慧卡、不停車收費系統及方法，目的在於解決目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、系統部署成本高、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。

圖1是本發明實施例提供的一種自組網智慧卡的結構示意圖一，如圖1所示，該自組網智慧卡包括：主控晶片101、zigbee通信晶片102和存儲器103，其中，主控晶片101分別與zigbee通信晶片102和存儲器103連接。主控晶片101用於：控制zigbee通信晶片102和存儲器103工作，將從存儲器103中獲取的卡片身份信息、用戶信息和車輛信息發送至zigbee通信晶片102；zigbee通信晶片102用於：將卡片身份信息、用戶信息和車輛信息通過zigbee無線網絡輸出；存儲器103用於：存儲卡片身份信息、用戶信息和車輛信息。

具體實施時，如圖2所示，該自組網智慧卡還可以包括：與所述主控晶片101連接的加密器104；其中，主控晶片101用於：控制加密器104工作；加密器104用於：對卡片身份信息、用戶信息和車輛信息進行加密處理。具體的，加密器104包括處理器和密鑰存儲器；密鑰存儲器用於：存儲加密密鑰；處理器用於：根據加密密鑰對卡片身份信息、用戶信息和車輛信息進行加密處理。

如圖2所示，該自組網智慧卡還可以包括：與主控晶片連接的顯示屏105；主控晶片101用於：控制所述顯示屏105工作；顯示屏105用於顯示該自組網智慧卡的餘額和交易金額，供用戶確認，為交易過程提供安全保障。

還可以包括：與所述主控晶片101連接的電源106；主控晶片101用於：控制所述電源106工作；電源106用於：為自組網智慧卡的運行提供電量，具備無線快速充電功能。

具體實施時，如圖3所示，zigbee通信晶片和加密器可以集成於一個安全晶片上，集成了金融晶片與通信晶片。其中，zigbee通信晶片是一種新興的低功耗、可自組網的無線雙向通信技術，它主要負責調製解調無線通信信號，它可通過主控晶片在自組無線網絡中完成對數據的發送與接收，實現數據的無線傳輸功能。加密器是一個可獨立進行密鑰生成、加密的裝置，為移動終端提供加密和安全認證服務，其交易數據的安全性達到了晶片級別，可兼容現有規範。

如圖3所示，主控晶片101是整個產品的核心部件，是各個硬體協同工作的控制中心，負責存放和執行軟體程序代碼，將程序代碼轉化為電氣控制裝置所能識別的控制指令，以驅動和控制各個工作模塊執行任務。主控晶片101包括gpio接口(generalpurposeinputoutput，通用輸入/輸出)、spi接口(serialperipheralinterface，串行外設接口)、uart接口(universalasynchronousreceiver/transmitter，通用異步收發傳輸器，將資料由串行通信與並行通信間作傳輸轉換，作為並行輸入成為串行輸出的晶片，通常集成於其他通訊接口的連結上)等外圍接口。通過uart接口與安全晶片通訊，以便通過安全晶片進行數據加密、數據存儲及數據通信等安全操作；通過gpio接口與存儲器103連接，通過gpio接口發送控制指令控制存儲器103存儲應用數據；通過spi接口與顯示屏105連接，通過spi接口發送控制指令控制顯示屏105顯示交易信息；通過gpio接口與電源106連接，通過gpio接口發送控制指令控制電源106，使自組網智慧卡在使用時保持較低的功耗，節省電能。

具體實施時，圖4是本發明提供的一種不停車收費系統的系統框架圖一，如圖4所示，該不停車收費系統包括：自組網智慧卡10、zigbee網絡路由器20、zigbee網絡協調器30、監控中心40、收費管理系統60和銀行伺服器70。

其中，自組網智慧卡10內置安全晶片，基於安全晶片實現卡與收費站之間的安全互聯，同時集成了zigbee通信晶片，可以與zigbee網絡路由器20和zigbee網絡協調器30自動組成一個zigbee無線網絡，實現互相通信功能。自組網智慧卡10內部存儲卡片身份信息、用戶信息，車輛信息等數據，支持不停車收費聯網結算。當自助網智慧卡10進入由zigbee網絡路由器20與zigbee網絡協調器30組成的無線網絡有效通信範圍內後，自助網智慧卡10會與zigbee網絡路由器20建立連接，加入zigbee無線網絡，並通過zigbee網絡路由器20轉發和接收數據。具體的，轉發和接收數據包括：在車輛進入收費站時，自助網智慧卡10通過zigbee網絡路由器20和zigbee網絡協調器30接收監控中心40下發的收費站入口信息；在車輛駛出收費站時，自助網智慧卡10通過zigbee網絡路由器20和zigbee網絡協調器30將卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至監控中心20，接收監控中心20轉發的身份校驗信息和扣費結果信息。另外，自助網智慧卡10在接收到扣費結果信息後，會根據所述扣費結果信息確定自組網智慧卡的餘額和交易金額，顯示所述自組網智慧卡的餘額和交易金額，供用戶確認，並完成寫卡。

zigbee網絡路由器20是部署在收費站的zigbee「基站」，主要用於與zigbee網絡協調器30組成無線網絡，擴大通信距離。收費站根據通信距離要求和不停車收費車道的多少可以選擇部署多個zigbee網絡路由器20。例如，有兩個不停車收費車道時，可以在收費站的監控中心部署一個zigbee網絡轉換器，作為zigee網絡協調器30，通過internet與監控主機連接，在每個不停車收費車道的不停車收費標識門架上各部署一個zigbee基站，作為zigbee網絡路由器20，zigbee網絡路由器20可連接自組網智慧卡10和zigbee網絡協調器30並進行互相通信。因為zigbee設備相鄰節點間在室外的通信距離最大為100m，如果要增大通信距離(通信距離遠，自組網智慧卡10可以提前加入網絡，系統提前對車輛信息進行驗證完成扣費，車輛通過的速度會快)，可以在距離相鄰一個zigbee基站不到100m的不停車收費車道的兩側分別再部署一個zigbee基站，用來擴展通信距離。

zigbee網絡協調器30也是部署在收費站的zigbee「基站」，主要用於初始化一個無線網絡。一個無線網絡有且僅有一個zigbee網絡協調器30，它新建立一個無線網絡後，不斷廣播信號，等待其它節點(指的是zigbee網絡路由器20)加入無線網絡，從而擴大網絡通信範圍。zigbee網絡路由器20接收到zigbee網絡協調器30廣播的信號後，申請與zigbee網絡協調器30建立連接，加入無線網絡，從而可以與zigbee網絡協調器30進行通信，自組網智慧卡10與zigbee網絡路由器20建立連接並加入無線網絡後，可通過zigbee網絡路由器20與zigbee網絡協調器30進行通信。

監控中心40主要用來監控zigbee無線網絡(由zigbee網絡協調器30與zigbee網絡網絡路由器20以及自組網智慧卡10組成的)的狀態；審批自組網智慧卡和zigbee網絡路由器申請加入zigbee無線網絡的請求；並轉發和接收自組網智慧卡10與收費管理系統60之間通信的數據，協調整個系統的運行。具體的，轉發和接收數據包括：在車輛進入收費站時，將收費站入口信息發送至自組網智慧卡10；在車輛駛出收費站時，將卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至收費管理系統60，接收收費管理系統60轉發的身份校驗信息和扣費結果信息。

身份校驗信息包括兩種，一種是表明自組網智慧卡10有效，另一種表明自組網智慧卡10無效，當接收到的身份校驗信息表明自組網智慧卡10有效時，監控中心40會向自組網智慧卡10發出讀取車輛信息數據的命令，自組網智慧卡10接收到讀取車輛信息數據的命令後，會將卡片身份信息、用戶信息、車輛信息和收費站入口信息發送至監控中心20，監控中心20將數據轉發至收費管理系統60進行聯網結算，收費管理系統60將扣費信息發送至銀行伺服器70進行扣費處理。當接收到的身份校驗信息表明自組網智慧卡10無效時，監控中心40會產生一個報警信號。

收費管理系統60主要用來將卡片身份信息發送至銀行伺服器70；根據車輛信息和收費站入口信息確定車輛通行費用，將車輛通行費用和用戶信息發送至銀行伺服器70；將銀行伺服器70下發的身份校驗信息和扣費結果信息轉發至監控中心40。

具體的，收費管理系統60主要包括收費站管理子系統、路段管理子系統及區域收費管理中心，主要用來完成聯網結算。當車輛駛入zigbee無線網絡有效區域，自組網智慧卡10接入zigbee無線網絡，自組網智慧卡10主動發送自己的卡片信息數據，通過zigbee網絡路由器20路由轉發數據至監控中心40，通過監控中心40轉發數據給收費管理系統60，收費管理系統60先將數據發送給銀行伺服器70，由銀行伺服器70確認卡片身份信息，收到銀行伺服器70的回覆結果後，收費管理系統60根據卡片數據信息對車輛通行費用進行聯網結算，先由收費站管理子系統對數據進行匯總和統計，然後上傳到路段管理子系統。路段管理子系統接收來自各收費站管理子系統的數據信息進行匯總，將車輛通行路段的收費費率上傳至區域收費管理中心，由區域收費管理中心進行聯網結算後，發送給銀行伺服器70進行扣費。

銀行伺服器70是聯網結算的後臺支撐系統，主要用來完成自組網智慧卡10的身份校驗及扣費處理。具體的，銀行伺服器70根據所述卡片身份信息對所述自組網智慧卡進行身份校驗，生成身份校驗信息；根據所述車輛通行費用和用戶信息進行扣費處理，獲得扣費結果信息，將所述身份校驗信息和扣費結果信息發送至收費管理系統60。

具體實施時，圖5是本發明提供的一種不停車收費系統的系統框架圖二，如圖5所示，該不停車收費系統還可以包括：車道控制系統50，車道控制系統50位於監控中心40和收費管理系統60之間。此時，監控中心40主要用來轉發和接收自組網智慧卡10與車道控制系統50之間通信的數據，協調整個系統的運行。

具體的，車道控制系統50主要用來在車輛進入和駛出收費站時，控制車輛的通行，包括控制自動欄杆的起落，交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍等。車道控制系統50根據自組網智慧卡10發送過來的信息數據及監控中心40對車輛的精確定位，確定車輛是進入還是駛出收費站，若是進入收費站，控制信號燈的顯示及自動欄杆的抬起，放行車輛，若是駛出收費站，將自組網智慧卡10發送過來的卡片身份信息、車輛信息、車輛信息和收費站入口信息傳輸給收費管理系統60和銀行伺服器70完成扣費處理，將身份校驗信息和扣費結果信息由所述收費管理系統轉發至所述監控中心40。在車輛駛出有效區域後，車道控制系統50會及時放下欄杆，防止其他車輛尾隨。在所述身份校驗信息為自組網智慧卡無效信息時，監控中心40會將警報信號發送至車道控制系統50，使其發出車輛違規通行警報，攔截違規車輛。

具體實施時，監控中心40對車輛的精確定位，就是對自組網智慧卡的位置進行定位，確定自組網智慧卡的位置信息。定位方法主要是通過內嵌在zigbee基站設備中的定位引擎結合zigbee技術來計算自組網智慧卡10的具體位置，將部署在收費站附近的具有確定位置的zigbee基站(包括已部署的zigbee網絡協調器30和zigbee網絡路由器20)作為參考節點，將自組網智慧卡10作為待測定位節點，自組網智慧卡10接入網絡後，在自組網智慧卡10接入zigbee無線網絡後，通過接收與自組網智慧卡10連接的節點的位置(x和y坐標)及接收的信號的強弱來計算自組網智慧卡10的具體位置，車輛到達有效區域時，通知車道控制系統50提前抬起相應欄杆，放行車輛。車道控制系統50還會根據所述自組網智慧卡的位置信息，在車輛進入和駛出收費站時，控制交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍。

本發明實施例還提出一種不停車收費系統的自組網方法，如圖6所示，該自組網方法包括：

步驟s601：zigbee網絡協調器30初始化建立一個zigbee無線網絡，在建立成功後，不斷的產生信標並廣播出去，等待其它節點加入；

步驟s602：zigbee網絡路由器20主動掃描查找周圍的zigbee網絡協調器30，當搜索到zigbee網絡協調器30時(也就是說在接收到廣播信息後)，主動向zigbee網絡協調器30發出建立連接請求，申請加入無線網絡；

步驟s603：監控中心40監控整個無線網絡狀態；

步驟s604：監控中心在監控到zigbee網絡路由器20發出的建立連接請求後，轉入步驟s605，否則繼續步驟s603；

步驟s605：監控中心40確認zigbee網絡路由器20的網絡連接狀態，也就是說確認zigbee網絡路由器20是否已有其它網絡連接，當確認zigbee網絡路由器的網絡連接狀態為未連接狀態(沒有與其他網絡連接)時，轉入步驟s606，否則繼續步驟s603；

步驟s606：監控中心40向zigbee網絡協調器30發送批准zigbee網絡路由器20加入網絡的命令，zigbee網絡協調器30收到上層發送過來的批准加入命令後，向zigbee網絡路由器20發出同意建立連接響應，並給請求加入的zigbee網絡路由器20分配地址，zigbee網絡協調器30與zigbee網絡路由器20建立連接，開始通信；

步驟s607：監控中心將已加入網絡的zigbee網絡路由器20添加到監測節點列表，對zigbee網絡路由器20的zigbee無線網絡的狀態進行監控；

步驟s608：在車輛進入已連接了zigbee網絡路由器20的zigbee無線網絡的有效通信範圍內時，自組網智慧卡10根據接收到的廣播信息主動掃描查找周圍的zigbee無線網絡，搜索到與其距離最近的zigbee網絡路由器20時，向相應的zigbee網絡路由器20發出建立連接請求，按照zigbee網絡路由器20加入無線網絡的流程作為zigbee網絡路由器20的子節點加入無線網絡，zigbee網絡路由器20為自組網智慧卡10分配地址，雙方建立連接，可以開始通信。

具體的，監控中心40在監控到自組網智慧卡10發出的建立連接請求後，確認自組網智慧卡10的網絡連接狀態，當確認自組網智慧卡10的網絡連接狀態為未連接狀態時，向相應的zigbee網絡路由器20發送準許加入網絡指令；相應的zigbee網絡路由器20根據所述準許加入網絡指令向自組網智慧卡10發出連接建立響應，並給自組網智慧卡10分配地址，zigbee網絡路由器20與自組網智慧卡10建立連接，開始通信。

步驟s609：自組網智慧卡10成功加入無線網絡，可以通過其父節點zigbee網絡路由器20傳輸數據；

步驟s610：監控中心40接收到自組網智慧卡10傳輸過來的數據，將數據發送到系統後臺，然後開始交易處理。

基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種不停車收費方法，如下面的實施例所述。由於不停車收費方法解決問題的原理與不停車收費系統相似，因此不停車收費方法的實施可以參見不停車收費系統的實施，重複之處不再贅述。

圖7是本發明實施例的不停車收費方法流程圖，如圖7所示，該方法包括：

步驟s701：自組網智慧卡在車輛駛入zigbee無線網絡的有效通信範圍內(無線廣播區域)後，自組網智慧卡10搜索到廣播信息，向距離自組網智慧卡最近的zigbee網絡路由器20(節點)發出申請建立連接請求，監控中心40對自組網智慧卡10的申請加入網絡的請求進行確認，若確認自組網智慧卡10沒有其它的網絡連接，則批准它加入無線網絡，自組網智慧卡10與距離它最近的一個節點建立連接；

步驟s702：自組網智慧卡10加入無線網絡後，主動向其父節點(與自組網智慧卡10建立連接的節點，相應的zigbee網絡路由器20)發送卡片身份信息，通過zigbee網絡路由器20和zigbee網絡協調器30將所述卡片身份信息發送至監控中心40；

步驟s703：監控中心40接收到卡片身份信息後，將卡片身份信息發送給車道控制系統50；

步驟s704：車道控制系統50將卡片身份信息通過收費管理系統60發送至銀行伺服器70；

步驟s705：銀行伺服器70根據卡片身份信息對所述自組網智慧卡進行身份校驗，生成身份校驗信息，若身份校驗信息表明卡片無效，跳轉到步驟s712,若身份校驗信息表明卡片有效，跳轉到步驟s706；

步驟s706：車道控制系統50經過監控中心40通過相應的zigbee網絡路由器20和zigbee網絡協調器30向自組網智慧卡10發出讀取車輛信息數據的命令，自組網智慧卡10將卡片內部記錄的用戶信息、車輛信息、收費站入口信息發送到車道控制系統50，車道控制系統50將用戶信息、車輛信息、收費站入口信息轉發到消費管理系統60進行聯網結算；

步驟s707：消費管理系統60根據所述車輛信息和收費站入口信息確定車輛通行費用，將扣費信息(車輛通行費用和用戶信息)發送到銀行伺服器70進行扣費處理，扣費完成後，將交易數據(扣費結果信息)發送給自組網智慧卡10；

步驟s708：自組網智慧卡10收到交易數據後，將卡片餘額及交易金額顯示在顯示屏上供用戶確認，並完成寫卡；

步驟s709：銀行伺服器70通知車道控制系統50交易成功；

步驟s710：監控中心40對自組網智慧卡10位置進行精確定位，確定自組網智慧卡10的位置信息，將自組網智慧卡的位置信息與預設的有效區域範圍進行比較，在自組網智慧卡的位置信息位於預設的有效區域範圍內時(也就是說車輛到達有效區域時)，通知車道控制系統50提前抬起相應欄杆，放行車輛，還可以通知車道控制系統控制交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍；自組網智慧卡10的具體位置，車輛到達有效區域時，

步驟s711：監控中心40對自組網智慧卡10位置進行精確定位，在自組網智慧卡的位置信息大於預設的有效區域範圍的最大值時(也就是車輛駛出有效區域時)，通知車道控制系統50及時放下欄杆，防止其它車輛尾隨，還可以通知車道控制系統控制交通信號燈的顯示及攝相機的抓拍；

步驟s712：車道控制系統50發出車輛違法通行警報，攔截違規車輛。

綜上所述，本發明提出了一種基於自組網技術實現不停車收費的自組網智慧卡、系統及方法，其自組網智慧卡具備金融安全晶片，可以實現自組網智慧卡與收費站之間的安全互連，自組網智慧卡自帶顯示屏，可以顯示交易過程，提高交易的便捷性和安全性，另外，金融安全晶片與zigbee通信晶片集成，使得自組網智慧卡具備自組網功能，自組網智慧卡與後臺系統的通信方式是通過自組網智慧卡與收費站多個zigbee基站之間自動組建的無線網絡進行數據傳輸，多個zigbee的立體部署使得其通信距離理論上可以無限擴展，而且部署成本低，並且通過自組網智慧卡內部的zigbee通信晶片可以對車輛進行精確定位，可以有效解決目前交通卡的通訊距離短、通行速率受限、系統部署成本高、全方位定位不強的問題，有效提高車輛通行效率和交通智能化水平。具體如下：

(1)車輛通行效率高，並支持多車輛並行處理，所述自組網智慧卡內置zigbee晶片，可以與收費站部署的zigbee基站自動組成無線網絡，根據zigbee基站的數量可以無限擴展通信距離，使得自組網智慧卡可以提前扣費，車輛到達時無需減速即可快速通過，另外，不同的自組網智慧卡可以與不同的zigbee基站進行連接與通信，不同車輛之間互不幹擾，支持多車輛並行處理，提升吞吐量，有效提高車輛通行效率。

(2)車輛定位精確，所述自組網智慧卡與收費站zigbee基站之間建立連接,基於自組網智慧卡與zigbee基站之間的距離，通過對節點位置的精確計算，可以實現對車輛位置的精確定位。

(3)系統部署成本低，每個zigbee基站不到1000元人民幣，一個收費站大約三五個zigbee基站即可滿足要求，另外，zigbee模塊工作於2.4g全球免費頻段,故只需要先期的模塊費用,無需支付持續使用費用。

(4)功耗低，由於zigbee的傳輸速率低，而且採用了休眠模式，功耗極低,因此zigbee設備非常省電，2節5號乾電池可支持1個節點工作6～24個月，甚至更長。所述自組網智慧卡自帶電池，支持無線快速充電，使用起來非常方便。

(5)交易安全性高，所述自組網智慧卡內置金融級安全晶片，所有敏感數據存儲在安全晶片中，外界無法讀出，有效提高數據存儲的安全性。另外，所述自組網智慧卡基於安全晶片實現與收費站之間安全互連，而zigbee無線網絡本身提供了三級安全模式，採用高級加密算法標準加密傳輸數據，有效提高了交易的安全性，同時，所述自組網智慧卡具備顯示屏，交易數據可以直接顯示在自組網智慧卡上供用戶確認，使得交易更加安全。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明實施例可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。