本发明涉及高速公路etc收费系统领域，尤其涉及一种智能etc系统及其使用方法。
背景技术：
自2020年1月1日零时起，全国29个联网省份的487个省界收费站已全部取消，全国etc用户累计达1.9亿，未来将有更多的车主选择使用etc来通行。通常情况下，etc车道的限速都是20公里，为了避免前后车在读卡时互相干扰，后车与前车要求保持10米的车距。但是当高速路收费站etc出、入口出现大规模拥挤时，前后车距就完全无法控制，通道上可能会出现两辆车以上同时等待通过，由于距离较近，这样就有可能出现后车先感应到数据，而前一辆车没有刷卡成功而通过了升降杆。这就造成了信号混乱，导致第二辆车无法通过，而前面那辆车到下一个站的时候又出现无入口数据，而无法正常刷卡的现象。这样就需要在其后面等待的车辆都得进行倒车，走人工通道重新进行计费，最后会导致通行车道的拥堵或造成浪费时间的现象。
由于通道是有速度限制的，如果超速通过，会导致车辆无法刷卡成功影响后面车辆正常通行。只能重新回到线圈外重新刷卡，这样不仅影响了司机自己的时间，也影响了后车的正常通过。还有些司机在进入收费站时疏于观察，将自己没有安装etc的车辆驶入通道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种为了有效地解决高速路收费站etc出、入口出现大规模拥挤时两车信息交错的现象以及车辆超速通过而导致车辆无法刷卡成功的etc系统。
为解决上述问题而采用了一种智能etc系统，包括依次设置在etc车道上的车道摄像机、计费区和等待区，计费区为读卡区，车道摄像机用于监控车辆，清晰辨认车牌图像。
进一步地，等待区包括等待区线圈检测器，计费区与等待区之间设有等待区自动栏杆，计费区远离等待区的一端前设有计费区自动栏杆，计费区自动栏杆设置在车道摄像机与计费区之间，计费区包括费额显示器，计费区线圈检测器，通行信号灯和自动车牌识别系统，费额显示器靠近计费区自动栏杆设置，计费区线圈检测器靠近费额显示器设置，并与计费区自动栏杆分别设置在费额显示器的两边，自动车牌识别系统靠近等待区自动栏杆设置，计费区线圈检测器连接车辆感应单元感知车辆驶入或驶离，计费区线圈检测器使用路侧单元，路侧单元连接数据处理单元，计费区上行驶有车a，等待区上行驶有车b，车a和车b上均使用车载单元，车a和车b均往车道行驶方向行驶。
进一步地，计费区自动栏杆和等待区自动栏杆分别设置在车道的左右两边，能够避免造成司机视线混淆和减少信号干扰。
进一步地，车辆感应单元采用雷达，便于定位车辆位置。
进一步地，通行信号灯为绿色状态或红色状态或闪烁状态。绿色状态表示计费成功，同时计费区自动栏杆抬起，提示车辆可以驶离计费区；红灯状态表示计费失败，车主可以扫描费额显示器上生成二维码扫码付费；闪灯状态提示车主在计费区行驶速度过快。进一步地，车载单元安装在车a和车b的前挡风玻璃上，便于与路侧单元微波通讯。
本智能etc系统还有一种上高速的使用方法，具体包括以下步骤：
s1：车a驶入计费区线圈检测器的检测区域内，等待区自动栏杆和计费区自动栏杆均为落下状态，计费区线圈检测器连接的路侧单元向车a的车载单元发出询问信号，车a的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器连接的路侧单元获取车a的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费开始数据，则计费区自动栏杆抬起，车a往车道行驶方向行驶，上高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a驶离后，计费区自动栏杆落下，计费区线圈检测器检测到计费区无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器，等待区线圈检测器发出信号使等待区自动栏杆抬起，使等待区的车b驶入计费区；
s4:车b驶入计费区线圈检测器的检测区域内，通过路侧单元与车b的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s5：数据处理单元接收车辆相关信息后，生成与车b的车辆识别信息相对应的计费开始数据，则计费区自动栏杆抬起，车b往车道行驶方向行驶，上高速驶离计费区。
本智能etc系统的一种下高速使用方法，具体包括以下步骤：
s1：车a驶入计费区线圈检测器的检测区域内，等待区自动栏杆和计费区自动栏杆均为落下状态，计费区线圈检测器连接的路侧单元向车a的车载单元发出询问信号，车a的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器连接的路侧单元获取车a的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费结束数据，则根据车a识别信息对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆抬起，车a往车道行驶方向行驶，下高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a驶离后，计费区自动栏杆落下，计费区线圈检测器检测到计费区无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器，等待区线圈检测器发出信号使等待区自动栏杆抬起，使等待区的车b驶入计费区，通过路侧单元与车b的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s4：后台数据处理单元计费结束后，生成与车b识别信息相对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆抬起，车b往车道行驶方向行驶，下高速驶离计费区；
s5：车辆感应单元感应车b驶离后，计费区自动栏杆落下，计费区线圈检测器检测到计费区无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器，等待区线圈检测器发出信号使等待区自动栏杆抬起。
进一步地，自动扣费的方式为充值卡刷卡扣费或网上银行自动扣费，自动扣费方式显示余额不足时，费额显示器上生成收费二维码，车主可以使用手机上的微信或支付宝或云闪付支付。
进一步地，车辆识别信息包括车牌号码、车型，有利于车辆通过的时候，识别真假，获得车型，计算费率，扣除通行费。
进一步地，数据处理单元为云端数据处理单元，便于提高数据处理的速度。
云端数据处理单元包括用于数据存储的云存储端及用于计算的云计算端。
本系统可以防止高速公路拥堵时车辆信号交错而导致的收费故障问题的发生。
附图说明
图1为车流量高峰期的情况下驶入或驶离高速示意图。
图2为车流量较少的情况下驶入或驶离高速示意图。
附图标记：1、车道摄像机；2、计费区自动栏杆；3、费额显示器；4、计费区线圈检测器；5、通行信号灯；6、车a；7、自动车牌识别系统；8、等待区自动栏杆；9、等待区线圈检测器；10、车b；11、等待区；12、计费区；13、车道行驶方向。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，一种智能etc系统，包括依次设置在etc车道上的车道摄像机1、计费区(读卡区)12和等待区11。计费区的总长度在5-12米范围内，以确保两车之间不出现信号干扰为准。车道摄像机1用于监控车辆，清晰辨认车牌图像。
等待区11包括等待区线圈检测器9。计费区12与等待区11之间设有等待区自动栏杆8，有效地保证了后车与前车的距离，避免了两车距离较近时出现信息交错。计费区12远离等待区11的一端前设有计费区自动栏杆2，计费区自动栏杆2设置在车道摄像机1与计费区12之间，计费区12包括费额显示器3，计费区线圈检测器4，通行信号灯5和自动车牌识别系统7，费额显示器3靠近计费区自动栏杆2设置，所述计费区线圈检测器4位于费额显示器3与自动车牌识别系统7之间，自动车牌识别系统7靠近等待区自动栏杆8设置，计费区线圈检测器4连接车辆感应单元感知车辆驶入或驶离，计费区线圈检测器4使用路侧单元，路侧单元连接数据处理单元，计费区12上行驶有车a6，等待区11上行驶有车b10，车a6和车b10上均使用车载单元，车a6和车b10均往车道行驶方向13行驶。
计费区自动栏杆2和等待区自动栏杆8分别设置在车道的左右两边，能够避免造成司机视线混淆和减少信号干扰。
车辆感应单元均采用雷达，便于定位车辆位置。
通行信号灯5为绿灯状态或红灯状态或闪灯状态。绿色状态表示计费成功，同时计费区自动栏杆抬起，提示车辆可以驶离计费区；红灯状态表示计费失败，车主可以扫描费额显示器3上生成二维码扫码付费；闪灯状态提示车主在计费区行驶速度过快。车载单元安装在车a6和车b10的前挡风玻璃上，便于与路侧单元微波通讯。
实施例2
上述智能etc系统的一种上高速的使用方法，具体包括以下步骤：
s1：车a6驶入计费区线圈检测器4的检测区域内，等待区自动栏杆8和计费区自动栏杆2均为落下状态，计费区线圈检测器4连接的路侧单元向车a6的车载单元发出询问信号，车a6的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器4连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器4连接的路侧单元获取车a6的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费开始数据，则计费区自动栏杆2抬起，车a6往车道行驶方向13行驶，上高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a6驶离后，计费区自动栏杆2落下，计费区线圈检测器4检测到计费区12无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器9，等待区线圈检测器9发出信号使等待区自动栏杆8抬起，使等待区11的车b10驶入计费区；
s4:车b10驶入计费区线圈检测器4的检测区域内，通过路侧单元与车b10的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b10的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s5：数据处理单元接收车辆相关信息后，生成与车b10的车辆识别信息相对应的计费开始数据，则计费区自动栏杆2抬起，车b10往车道行驶方向13行驶，上高速驶离计费区。
实施例3
本智能etc系统的一种下高速使用方法，具体包括以下步骤：
s1：车a6驶入计费区线圈检测器4的检测区域内，等待区自动栏杆8和计费区自动栏杆2均为落下状态，计费区线圈检测器4连接的路侧单元向车a6的车载单元发出询问信号，车a6的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器4连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器4连接的路侧单元获取车a6的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费结束数据，则根据车a6识别信息对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆2抬起，车a6往车道行驶方向13行驶，下高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a6驶离后，计费区自动栏杆2落下，计费区线圈检测器4检测到计费区12无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器9，等待区线圈检测器9发出信号使等待区自动栏杆8抬起，使等待区11的车b10驶入计费区，通过路侧单元与车b10的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b10的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s4：后台数据处理单元计费结束后，生成与车b10识别信息相对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆2抬起，车b10往车道行驶方向13行驶，下高速驶离计费区12，
s5：车辆感应单元感应车b10驶离后，计费区自动栏杆2落下，计费区线圈检测器4检测到计费区12无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器9，等待区线圈检测器9发出信号使等待区自动栏杆8抬起。
自动扣费的方式为充值卡刷卡扣费或网上银行自动扣费，当自动扣费方式显示余额不足时，费额显示器3上生成收费二维码，车主可以使用手机上的微信或支付宝或云闪付支付；
车辆识别信息包括车牌号码和车型，有利于车辆通过的时候，识别真假，获得车型，计算费率，扣除通行费。
数据处理单元为云端数据处理单元，便于提高数据处理的速度。
云端数据处理单元包括用于数据存储的云存储端及用于计算的云计算端。
实施例4
在车流量较少的情况下驶入高速，路侧单元rsu(即roadsideunit的缩写)向车辆上相应的车载单元obu(即onboardunit的缩写)发出询问信号，计费区12的计费区线圈检测器4检测到计费区12无车辆时，发出信号到等待区11的等待区线圈检测器9，等待区11的等待区线圈检测器9发出信号使等待区11的等待区自动栏杆8开启，以便不会对车辆通行造成任何阻碍，还可以有效地解决超速通过关卡问题，等待区11的车辆驶入计费区12，通过路侧单元rsu与当前车载单元obu进行双向通信和数据交换，从而获得当前车载单元obu存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台处理单元，后台数据处理单元接受车辆相关信息后，生成与当前车辆识别信息相对应的计费信息并开始计费。
实施例5
在车流量高峰期的情况下驶入高速，路侧单元rsu向车辆上相应的车载单元obu发出询问信号，计费区12的计费区线圈检测器4检测到计费区12内有车辆时，发出信号到等待区11的等待区线圈检测器9，等待区11的等待区线圈检测器9发出信号使等待区11的等待区自动栏杆8暂时关闭，等到计费区12的车辆驶出计费区12后，等待区11的等待区自动栏杆8抬起，车辆驶入计费区12，通过路侧单元rsu与当前车载单元obu进行双向通信和数据交换，从而获得当前车载单元obu存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台处理单元，后台数据处理单元接受车辆相关信息后，生成与当前车辆识别信息相对应的计费规则开始计费；
实施例6
在车流量较少的情况下驶离高速，路侧单元rsu向车辆上相应的车载单元obu发出询问信号，计费区12的计费区线圈检测器4检测到计费区12无车辆时，发出信号到等待区11的等待区线圈检测器9，等待区11的线圈检测器9发出信号使等待区11的等待区自动栏杆8保持开启状态，车辆直接驶入计费区，通过路侧单元rsu与当前车载单元obu进行双向通信和数据交换，从而获得当前车载单元obu存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台处理单元，后台数据处理单元接受车辆相关信息后，生成与当前车辆识别信息相对应的费用，根据缴费信息发起网上银行自动扣费，结束此次高速行程；
实施例7
在车流量高峰期的情况下驶离高速，路侧单元rsu向车辆上相应的车载单元obu发出询问信号，计费区12的计费区线圈检测器4检测到计费区12有车辆时，发出信号到等待区11的等待区线圈检测器9，等待区11的等待区线圈检测器9发出信号使等待区11的等待区自动栏杆8暂时关闭，等到计费区12的车辆驶离计费区12后，使等待区11的车辆驶入计费区12，通过路侧单元rsu与当前车载单元obu进行双向通信和数据交换，从而获得当前车载单元obu存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元，后台数据处理单元接受车辆相关信息后，生成与当前车辆识别信息相对应的费用，根据缴费信息发起网上银行自动扣费，结束此次高速行程。
本系统可以防止高速公路拥堵时车辆信号交错而导致的收费故障问题的发生。当车辆驶入或者驶离高速公路时，如检测到计费区内有车辆，则等待区的自动栏杆关闭，车辆排队等候，如检查到计费区内无车辆，则等待区的自动栏杆保持开启状态，车辆直接进入计费区，依次设置在车道上的计费区自动栏杆和等待区自动栏杆分别位于车道的左右两侧，将计费区和等待区进行分开，能够避免造成司机视线混淆和减少信号干扰。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。
1.一种智能etc系统，包括依次设置在etc车道上的车道摄像机(1)、计费区(12)和等待区(11)，其特征在于，所述等待区(11)包括等待区线圈检测器(9)，所述计费区(12)与所述等待区(11)之间设有等待区自动栏杆(8)，所述计费区(12)远离所述等待区(11)的一端前设有计费区自动栏杆(2)，所述计费区自动栏杆(2)设置在所述车道摄像机(1)与所述计费区(12)之间，所述计费区(12)包括费额显示器(3)，计费区线圈检测器(4)，通行信号灯(5)和自动车牌识别系统(7)，所述费额显示器(3)靠近所述计费区自动栏杆(2)设置，所述计费区线圈检测器(4)位于费额显示器(3)与自动车牌识别系统(7)之间，所述自动车牌识别系统(7)靠近所述等待区自动栏杆(8)设置，所述计费区线圈检测器(4)连接车辆感应单元感知车辆驶入或驶离，所述计费区线圈检测器(4)使用路侧单元，所述路侧单元连接数据处理单元，所述计费区(12)上行驶有车a(6)，所述等待区(11)上行驶有车b(10)，所述车a(6)和车b(10)上均使用车载单元，所述车a(6)和车b(10)均往车道行驶方向(13)行驶。
2.如权利要求1所述的一种智能etc系统，其特征在于，所述计费区自动栏杆(2)和所述等待区自动栏杆(8)分别设置在车道的左右两边。
3.如权利要求1所述的一种智能etc系统，其特征在于，所述车辆感应单元采用雷达。
4.如权利要求1所述的一种智能etc系统，其特征在于，所述通行信号灯(5)为绿灯状态或红灯状态或闪灯状态。
5.如权利要求1所述的一种智能etc系统，其特征在于，所述车载单元安装在车a(6)和车b(10)的前挡风玻璃上。
6.如权利要求1-5任一项所述的智能etc系统的一种使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
s1：上高速时，车a(6)驶入计费区线圈检测器(4)的检测区域内，等待区自动栏杆(8)和计费区自动栏杆(2)均为落下状态，计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元向车a(6)的车载单元发出询问信号，车a(6)的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元获取车a(6)的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费开始数据，则计费区自动栏杆(2)抬起，车a(6)往车道行驶方向(13)行驶，上高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a(6)驶离后，计费区自动栏杆(2)落下，所述计费区线圈检测器(4)检测到计费区(12)无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器(9)，等待区线圈检测器(9)发出信号使等待区自动栏杆(8)抬起，使等待区(11)的车b(10)驶入计费区；
s4:车b(10)驶入计费区线圈检测器(4)的检测区域内，通过路侧单元与车b(10)的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b(10)的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s5：数据处理单元接收车辆相关信息后，生成与车b(10)的车辆识别信息相对应的计费开始数据，则计费区自动栏杆(2)抬起，车b(10)往车道行驶方向(13)行驶，上高速驶离计费区。
7.如权利要求1-5任一项所述的智能etc系统的一种使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
s1：下高速时，车a(6)驶入计费区线圈检测器(4)的检测区域内，等待区自动栏杆(8)和计费区自动栏杆(2)均为落下状态，计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元向车a(6)的车载单元发出询问信号，车a(6)的车载单元对所接收的询问信号做出响应后，与计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元进行双向通信和数据交换，由计费区线圈检测器(4)连接的路侧单元获取车a(6)的车载单元存储的车辆识别信息，并根据判断结论生成计费信息，车辆状态数据被发送至数据处理单元；
s2：数据处理单元接收车辆状态数据后生成计费结束数据，则根据车a(6)识别信息对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆(2)抬起，车a(6)往车道行驶方向(13)行驶，下高速驶离计费区；
s3：车辆感应单元感应车a(6)驶离后，计费区自动栏杆(2)落下，所述计费区线圈检测器(4)检测到计费区(12)无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器(9)，等待区线圈检测器(9)发出信号使等待区自动栏杆(8)抬起，使等待区(11)的车b(10)驶入计费区，通过路侧单元与车b(10)的车载单元进行双向通信和数据交换，从而获得车b(10)的车载单元存储的车辆识别信息，车辆识别信息与数据库中存储的相应的数据进行比较判断，并根据判断结论生成的车辆信息，把相关数据发送至后台数据处理单元；
s4：数据处理单元计费结束后，生成与车b(10)识别信息相对应的计费开始数据、计费结束数据及费用信息生成应缴费用信息发起自动扣费，扣费结束后，计费区自动栏杆(2)抬起，车b(10)往车道行驶方向(13)行驶，下高速驶离计费区(12)；
s5：车辆感应单元感应车b(10)驶离后，计费区自动栏杆(2)落下，所述计费区线圈检测器(4)检测到计费区(12)无车辆时，发出信号到等待区线圈检测器(9)，等待区线圈检测器(9)发出信号使等待区自动栏杆(8)抬起。
8.如权利要求7所述的智能etc系统的一种使用方法，其特征在于，所述自动扣费的方式为充值卡刷卡扣费或网上银行自动扣费，所述自动扣费方式显示余额不足时，费额显示器(3)上生成收费二维码，支持手机上的微信或支付宝或云闪付支付。
9.如权利要求7所述的智能etc系统的一种使用方法，其特征在于，所述车辆识别信息包括车牌号码、车型。
10.如权利要求7所述的智能etc系统的一种使用方法，其特征在于，所述数据处理单元为云端数据处理单元，所述云端数据处理单元包括用于数据存储的云存储端及用于计算的云计算端。
技术总结