CN114202817A - 一种etc无线电环境监测保障方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种ETC无线电环境监测保障方法、系统、设备及介质，所述方法包括实时监测RSU设备接收到车载OBU设备的建链请求时，抓拍车辆图像、采集ETC协议信息和ETC频段信号，分别根据车辆图像和RSU设备获取第一车辆信息和第二车辆信息，并判断二者是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型上报异常告警，反之，则在RSU设备与车载OBU设备断链时，获取ETC交易结果判断交易是否成功，不成功时，根据ETC协议信息检测RSU或OBU是否存在故障，若存在设备故障，则上报异常告警。本发明能有效监测车辆通过门架时是否存在信号干扰、携卡异常和设备异常，避免漏标误标，为收费系统正常运转提供可靠保障。
Description
技术领域
本发明涉及ETC监测技术领域，特别是涉及一种ETC无线电环境监测保障方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
ETC技术实现分段式计费模式收费系统的正式运行，逐步实现高速公路自由流通行。ETC计费、RSU天线和车载OBU等的运行质量成为高速公路收费系统运行质量的关键因素。现行的系统运行维护管理现状下，ETC天线本身的质量、设备的安装调试、设备运行环境和设备维护等因素成为保障ETC天线长时间正常运行的关键因素，高速公路经营单位的系统运维工作量与工作难度较撤站前大大增加。经统计分析，现有运维体系存在ETC门架运维工作人员要求高、缺口大，信息采集靠人工巡检加部分监控的方式时效差，设备故障触发、报警处理人工干预完成效率低，决策分析基本凭经验，设备故障标准不一，运维部门统一管理难等问题。
现有的ETC交易环境设备监测仅涉及采集ETC交易系统内的单一设备监测数据，针对解决单一设备的单方面应用问题，但实际ETC无线电环境非常复杂，异常场景较多，若仅凭单一设备监测分析，而不是结合多个不同设备的多种数据信息实时综合分析对ETC交易环境状况进行全面监测，并不能有效识别信号干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景，不易避免天线误标漏标的发生，也很难为收费系统正常运转提供有效可靠的保障。
因此，亟需提供一种能够同时基于多个不同设备的多种数据信息实时综合分析对ETC交易环境状况，对系统运行健康状况进行全面监测的ETC无线电环境监测保障方法，有效识别信号干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景，避免天线误标漏标的发生，提高计费准确性的同时，为设备维护提供便利，有效保证ETC收费系统的正常运转。
发明内容
本发明的目的是提供一种ETC无线电环境监测保障方法，通过监测RSU设备与车载OBU设备的通信状态、ETC交易协议和ETC频段信号，结合摄像头获取车辆图像进行综合分析，准确识别邻道干扰、尾随干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同的异常场景，并根据不同异常场景上报异常告警，在弥补现有技术的不足的同时，有效避免天线误标漏标的发生，提高计费准确性且为设备维护提供便利，有效保证ETC收费系统的正常运转。
为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种ETC无线电环境监测保障方法、系统、计算机设备及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供了一种ETC无线电环境监测保障方法，所述方法包括以下步骤：
实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
进一步地，所述根据所述车辆图像，获取第一车辆信息的步骤包括：
对所述车辆图像进行OCR识别，得到所述真实车牌号；
根据所述车辆图像和雷达扫描设备，得到所述真实车型。
进一步地，所述根据所述车辆图像和雷达扫描设备，得到所述真实车型的步骤包括：
根据所述车辆图像，提取车辆主干部分，并获取所述车辆主干部分的图像二维坐标；
将所述图像二维坐标转换为图像三维坐标，采用雷达根据所述图像三维坐标对所述车辆进行扫描，得到对应的车辆轮廓；
根据所述车辆轮廓，确定所述真实车型。
进一步地，所述通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息的步骤包括：
根据所述建链请求，获取对应的通信车载OBU设备ID；
将所述通信车载OBU设备ID发送到远程服务器，并获取所述绑定车牌号和绑定车型。
进一步地，所述获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警的步骤包括：
将所述真实车牌号发送到远程服务器，并获取对应的真实车载OBU设备ID；
分别获取与所述真实车载OBU设备ID、通信车载OBU设备ID和RSU设备对应的第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息；
判断所述第一位置信息与所述第三位置信息是否一致，若不一致，则判定所述异常类型为携卡异常，反之，则判断所述第一位置信息与所述第二位置信息是否一致；
若所述第一位置信息与所述第二位置信息一致，则判定所述异常类型为尾随干扰异常，反之，则判定所述异常类型为邻道干扰异常；
将所述第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息作为所述车辆位置信息；
根据所述车辆位置信息、异常类型、车辆图像、通信车载OBU设备ID、第一车辆信息和第二车辆信息生成告警信息，并将所述告警信息发送给监测终端，以及根据所述车辆位置信息对所述告警信息对应的车辆进行跟踪。
进一步地，所述根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警的步骤包括：
解析所述ETC协议信息，得到对应的交互数据帧信息；
根据所述交互数据帧信息，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否完整；
若所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易不完整，则判断RSU设备对应的下行数据缺失数和车载OBU设备对应的上行数据缺失数的是否相同；
若所述下行数据缺失数和上行数据缺失数相同，则获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源，反之，则判断所述下行数据缺失数是否少于所述上行数据缺失数；
若所述下行数据缺失数少于所述上行数据缺失数，则判定所述RSU设备异常，并上报RSU设备异常告警，反之，则判定所述车载OBU设备异常，并上报车载OBU设备异常告警。
进一步地，所述获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源的步骤包括：
采用组合滤波器对所述ETC频段信号进行预处理，得到待分析ETC频段信号；所述组合滤波器包括均值滤波和带通滤波；
对所述待分析ETC频段信号进行模数转换，得到ETC频段数字信号；
根据所述ETC频段数字信号，采用FFT频域算法计算得到对应的信号强度和信号频率；
判断所述信号强度是否大于预设强度阈值，若大于，则判定存在所述信号干扰源，并获取所述信号干扰源的定位信息，以及根据所述定位信息、信号强度和信号频率上报干扰源异常告警。
第二方面，本发明实施例提供了一种ETC无线电环境监测保障系统，所述系统包括：
信息采集模块，用于实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
信息处理模块，用于根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
第一处理模块，用于判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
第二处理模块，用于根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
上述本申请提供了一种ETC无线电环境监测保障方法、系统、计算机设备及存储介质，通过所述方法，实现了实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。与现有技术相比，本发明通过实际监测RSU设备与车载OBU设备的通信状态，结合摄像头抓拍车辆图像，ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号，获取不同设备的多种数据信息对ETC交易环境状况进行全面监测、综合分析，不仅能有效识别信号干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景，而且还有效避免天线误标漏标的发生，提高计费准确性的同时，还为ETC设备维护提供便利，进而为收费系统正常运转提供有效且可靠的保障。
附图说明
图1是本发明实施例中ETC无线电环境监测保障方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中ETC无线电环境中RSU设备与车载OBU设备通过DSRC协议交互的流程示意图；
图3是本发明实施例中ETC无线电环境监测保障系统的结构示意图；
图4是本发明实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明，显然，以下所描述的实施例是本发明实施例的一部分，仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。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。
本发明提供的一种ETC无线电环境监测保障方法，可以应用于现有的ETC收费监管系统，只需在高速公路上装有摄像头和RSU设备的各个龙门架上案装用于采集ETC协议信息和ETC频段信号的ETC监测设备，即可实现通过实际监测RSU设备与车载OBU设备的通信状态，结合摄像头抓拍车辆图像，ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号，对每个龙门架配套的ETC交易环境状况进行全面监测、综合分析，以有效识别车辆经过各个龙门架时的信号干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景，避免各个ETC收费路段出现天线误标漏标，提高每个收费路段的计费准确性，及时感知各个ETC设备的健康状态，以便及时提供相应的维护更换，进而为整个ETC收费系统正常运转提供有效且可靠的保障。下述实施例将对本发明的ETC无线电环境监测保障方法进行详细说明。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种ETC无线电环境监测保障方法，包括以下步骤：
S11、实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
其中，RSU设备与车载OBU设备基于DSRC协议交互，协议交换流程如图2所示，该建链请求为车载OBU设备响应于RSU设备广播的BST消息的VST消息。在实际ETC收费系统中，路侧单元RSU设备利用物理层下行不断地广播帧控制信息，当车载OBU设备驶入有效发射区域时接收到该信息时，就会回复相应的VST请求消息，在路侧单元RSU设备收到VST请求建链消息后做出响应，然后发送给车载OBU设备之后，由车载OBU设备进行确认并发送给路侧单元RSU设备进行信息核实，核实成功后，二者的通信连接建立，即建链成功，就可以使用该通信链路进行信息交互，完成相应应用服务类型的数据交换，以及在完成服务类型所需的数据交互后，通过路侧单元RSU设备向车载OBU设备发送释放连接信息，并在车载OBU设备接收信息确认后断链。本实施例基于现有的RSU设备与车载OBU设备通信交互流程，以是否监测到车载OBU设备响应于RSU设备广播的BST消息的VST消息作为判断是否已有车辆进入RSU感应区域和开始新的一轮ETC交互的依据，在此时启动摄像头抓拍可及时获取有效的车辆图像，并且在此时开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号，不仅能获取完整的ETC协议信息和ETC频段信号数据，而且不会获取其他冗余数据，避免增加数据处理的消耗，保证数据有效性的基础上，提高数据处理效率。
S12、根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
其中，车辆图像为摄像头抓拍的二维图像，也是可以是基于摄像头连续拍摄一定时长获取的视频流抽取得到的有效二维图像。如前所述，原则上在RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求时，排查邻道干扰的情况下，该RSU设备对应的车道上应该已经存在进入感应区域的车辆，此时启动摄像头抓拍的图像是应该包含车辆特征，且能基于该车辆图像准确提取车牌号，有效辨识车辆轮廓信息。具体地，所述根据所述车辆图像，获取第一车辆信息的步骤包括：
对所述车辆图像进行OCR识别，得到所述真实车牌号；其中，OCR识别为基于图像的文字识别技术，具体获取真实车牌号的方法可为：首先，使用openCV的级联分类器CascadeClassifier去检测，得到车牌所在整个图像的矩形区域；其次，基于得到的矩形区域二次确认车牌的左右、上下边界，判断车牌是否倾斜，如果有倾斜则进行校正；再次，通过滑动窗口对校正后的区域来切割车牌字符，并使用CNN神经网络深度学习对每个字符进行识别，得到满足置信度要求的识别结果，即得到真实车牌号。
根据所述车辆图像和雷达扫描设备，得到所述真实车型。其中，雷达扫描设备并非直接用于对车辆进行扫描得到车辆轮廓信息，而是结合抓拍得到的二维车辆图像中车辆主体的坐标信息进行扫描，以快速获取车辆的准确轮廓信息，进而提升车辆识别的效率和准确性。具体地，包括以下步骤：
根据所述车辆图像，提取车辆主干部分，并获取所述车辆主干部分的图像二维坐标；其中，车辆主干部分可基于车辆图像中车辆特征的色彩、纹理、空间位置等进行有效的提取，此处不对具体车辆主干部分的提取方法进行限定。在获取到车辆主干部分后，生成车辆主干部分对应的图像二维坐标，便于后续进行坐标转换后，供雷达扫描装置使用。
将所述图像二维坐标转换为图像三维坐标，采用雷达根据所述图像三维坐标对所述车辆进行扫描，得到对应的车辆轮廓；其中，雷达扫描时可以按照设定的扫描参数进行扫描，以提供扫描的效率和获取结果的精准性。本实施例中基于二维车辆图像获取的图像二维坐标转换成可以供雷达扫描使用的图像三维坐标，并依此设定雷达扫描装置的扫描参数。
根据所述车辆轮廓，确定所述真实车型。
需要说明的是，为了提高车辆图像处理的准确性，在基于车辆图像获取第一车辆信息之前，需要先识别车辆图像是否存在车辆特征(即是否拍到了车辆)，若不存在，则在预设时长范围内，执行预设次数的抓拍，以避免异常场景确认失误。若在预设时长范围内，执行预设次数的抓拍后未获取到具有车辆特征的车辆图像，可认为此时RSU设备收到的建链请求的车载OBU设备可能为邻道车辆上的设备，即存在着邻道干扰异常，则需要上报邻道干扰告警，并调整该车道对应的RSU设备的接收灵敏度，以尽量避免对邻道信号的接收，在提高RSU设备处理效率的同时，避免误标错标的可能性。
同时，如前文所述，RSU设备与车载OBU设备建立通信连接后，可以根据实际服务类型进行交互实现数据交换，即可以通过发送命令的形式获取与其建立通信连接的车载OBU设备获取该车载OBU设备的ID，再将得到的通信车载OBU设备ID发送到远程服务器上获取与该通信车载OBU设备ID相匹配的第二车辆信息。原则上，根据车辆图像获取的第一车辆信息，与根据通信车载OBU设备ID得到第二车辆信息应该完全一致，但实际监测场景中可能存在车辆携带多卡中途替换逃费、邻道信号干扰错标、车辆尾随干扰误标、或受干扰源影响漏标等异常现象，因此需要以第一车辆信息与第二车辆信息为基础，结合采集的ETC协议信息和ETC频段信号采用下述方法步骤对可能存在的不同异常场景进行准确的识别划分。需要说明的是，远程服务器上存储有维护车牌号、车型、颜色、车主和车载OBU设备ID等相关信息的数据库，可供ETC监管系统接入查询获取相关数据信息，以供其处理相关业务。
S13、判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
其中，如上所述第一车辆信息与第二车辆信息不一致时，可对应不同的异常场景，不同的异常场景对应不同的异常类型，上报的异常告警也不相同，具体地，所述获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警的步骤包括：
将所述真实车牌号发送到远程服务器，并获取对应的真实车载OBU设备ID；需要说明的是，在使用真实车牌号在远程服务器上查找数据库中注册的真实车载OBU设备ID时，可能会存在找不到匹配信息的情况，那么该车辆应该属于没有办理ETC的情况，车辆上携带的OBU卡应该他人的或本人其他车辆的OBU卡，需要进行携卡异常的异常告警，便于后续管理核对。
分别获取与所述真实车载OBU设备ID、通信车载OBU设备ID和RSU设备对应的第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息；
判断所述第一位置信息与所述第三位置信息是否一致，若不一致，则判定所述异常类型为携卡异常，反之，则判断所述第一位置信息与所述第二位置信息是否一致；其中，第一位置信息与第三位置信息不一致，即车辆的真实车载OBU设备ID并未使用或在其他非该RSU设备所在的车道位置使用，此时，应确定异常类型为携卡异常；而第一位置信息与第三位置信息一致时，则需要进一步判断真实车载OBU设备ID的第一位置信息与通信车载OBU设备ID的第二位置信息是否一致，以有效区分邻道信号干扰、车辆尾随干扰、或受干扰源影响等异常现象。
若所述第一位置信息与所述第二位置信息一致，则判定所述异常类型为尾随干扰异常，反之，则判定所述异常类型为邻道干扰异常；其中，第一位置信息与第二位置信息一致，则说明真实车载OBU设备ID与通信车载OBU设备ID在同一个RSU设备所在的车道感应区内，此时，极大可能是前后车辆跟随干扰的场景；同时，第一位置信息与第二位置信息不一致，则说明真实车载OBU设备ID在对应的RSU设备所在车道的感应区内，但受到了邻道的通信车载OBU设备ID的干扰，极可能出现真实车载OBU设备ID的漏标，而邻道的通信车载OBU设备ID的误标。上述尾随干扰和邻道干扰都会导致计费错误，需要将真实车载OBU设备ID与通信车载OBU设备ID所对应的车辆信息和位置信息都进行上报，便于对后续误标错标的更正，以提高计费的准确性。
将所述第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息作为所述车辆位置信息；
根据所述车辆位置信息、异常类型、车辆图像、通信车载OBU设备ID、第一车辆信息和第二车辆信息生成告警信息，并将所述告警信息发送给监测终端，以及根据所述车辆位置信息对所述告警信息对应的车辆进行跟踪。
其中，监测终端可以为现有ETC监控系统所用终端设备，也可为单独的监测终端，不限于PC终端或各种移动终端，也可以用于联动其他监管执法部门的终端设备，便于异常告警的及时处理，和对需要监管的车辆进行有效跟踪。
在实际的ETC计费系统运行中，也可能存在上述的第一车辆信息与第二车辆信息完全一致时，但最终ETC交易失败的情况，为了保证监控的全面性，本实施例，在确认第一车辆信息与第二车辆信息完全一致后，还在RSU设备与车载OBU设备断链时，采用如下步骤进一步分析ETC交易结果是否存在异常，并结合不同的异常情况，对RSU设备、车载OBU设备和信号干扰源进行监测。
S14、根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
其中，ETC交易结果原则上分为交易成功和交易失败两种类型，交易成功则有效证明ETC计费系统内的设备功能均正常，需要根据采集到的ETC协议信息对交易失败的原因进行分析，确定是否存在设备故障或其他信号干扰源影响。具体地，所述根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警的步骤包括：
解析所述ETC协议信息，得到对应的交互数据帧信息；其中，ETC协议信息为包括RSU设备与车载OBU设备采用DSRC协议通信的所有交互信息。原则上，一个完成的交易流程，应该是在RSU设备与车载OBU设备建立通信连接后，都是RSU设备根据服务类型需求，以命令式消息获取车载OBU设备的相关信息，车载OBU设备回以对应的响应消息，即二者之间的交互信息是对称且数量上是相等的，且最终以车载OBU设备的断链确认为结束。
根据所述交互数据帧信息，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否完整；
其中，交互数据帧信息按照相应的DSRC协议格式解析即可以得到，此处不再赘述。本实施例根据获取的交互数据帧信息是否符合一个完整的交流流程来判断RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否完整。
若所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易不完整，则判断RSU设备对应的下行数据缺失数和车载OBU设备对应的上行数据缺失数的是否相同；
其中，下行数据缺失数和上行数据缺失数是根据实际解析获取的交互数据帧信息与一个完成的ETC交易流程中RSU设备和车载OBU设备分别所需发送的交互信息进行比对确定的。如完整的ETC交易流程需要8条交互信息，即RSU设备和车载OBU设备分别对应的下行数据和上行数据分别为4条，若解析获取的交互数据帧信息中下行数据和上行数据任一少于4条，交易就是不完整的，且实际运行中可能存在下行数据比上行数据缺失多，下行数据比上行数据缺失少，或者下行数据与上行数据缺失数相同的情形，且每种情况都可能分别对应与不同的异常场景。
若所述下行数据缺失数和上行数据缺失数相同，则获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源，反之，则判断所述下行数据缺失数是否少于所述上行数据缺失数；其中，下行数据缺失数与上行数据缺失数相同，且交易不完整，则可能存在其他信号干扰源导致RSU设备与车载OBU设备通信中断，需要结合采集的ETC频段信号进一步排查。具体地，所述获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源的步骤包括：
采用组合滤波器对所述ETC频段信号进行预处理，得到待分析ETC频段信号；所述组合滤波器包括均值滤波和带通滤波；其中，ETC频段信号采集过程中可能会存在噪声，本实施例使用ETC频段信号进行分析之前，需要依次采用均值滤波和带通滤波进行平滑和去噪处理。
对所述待分析ETC频段信号进行模数转换，得到ETC频段数字信号；
根据所述ETC频段数字信号，采用FFT频域算法计算得到对应的信号强度和信号频率；其中，FFT频域算法是将ETC频段数字信号对应的时域信号通过离散傅里叶变换转换成对应的频域信号，并基于采样获取多个频点，得到对应频点上的信号频率响应值，以及采用信号功率计算公式得到各个频点对应的信号功率作为各频点的信号强度，用于后续的信号干扰源判断。
判断所述信号强度是否大于预设强度阈值，若大于，则判定存在所述信号干扰源，并获取所述信号干扰源的定位信息，以及根据所述定位信息、信号强度和信号频率上报干扰源异常告警。其中，预设强度阈值可根据实际RSU设备和车载OBU设备发射信号的强度确定，即可采用上述方法简单有效的识别信号干扰源，并根据信号强度和信号频率对该信号干扰源进行识别定位和异常告警，可在一定程度上有效解决因信号干扰导致交易失败的问题。
若所述下行数据缺失数少于所述上行数据缺失数，则判定所述RSU设备异常，并上报RSU设备异常告警，反之，则判定所述车载OBU设备异常，并上报车载OBU设备异常告警。其中，下行数据缺失数少于上行数据缺失数，可理解为上行设备先异常断连，则可认为车载OBU设备信号不稳定，出现故障需要对车载OBU设备进行告警排查；同理，上行数据缺失数少于下行数据缺失数，可理解为下行设备先异常断连，则可认为RSU设备信号不稳定，出现故障需要对RSU设备进行告警排查，具体可采集RSU设备的信号发射频率等技术手段进一步诊断RSU设备是否存在需要更换或维护故障，以确保后续的ETC交易正常。
本申请实施例提供了一种通过实际监测RSU设备与车载OBU设备的通信状态，结合摄像头抓拍车辆图像，ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号，获取不同设备的多种数据信息对ETC交易环境状况进行全面监测、综合分析的ETC无线电环境监测保障方法，不仅能快速有效的采集所需信息，而且能基于采集的数据信息对信号干扰、尾随干扰、邻道干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景进行有效识别，有效避免天线误标漏标的发生，提高计费准确性的同时，还为ETC设备维护提供便利，进而为收费系统正常运转提供有效且可靠的保障。
需要说明的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种ETC无线电环境监测保障系统，所述系统包括：
信息采集模块1，用于实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
信息处理模块2，用于根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
第一处理模块3，用于判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
第二处理模块4，用于根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
需要说明的是，关于ETC无线电环境监测保障系统的具体限定可以参见上文中对于ETC无线电环境监测保障方法的限定，在此不再赘述。上述ETC无线电环境监测保障系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图4示出一个实施例中计算机设备的内部结构图，该计算机设备具体可以是终端或服务器。如图4所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示器和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种ETC无线电环境监测保障方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域普通技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算设备可以包括比途中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
综上，本发明实施例提供的一种ETC无线电环境监测保障方法、系统、计算机设备及存储介质，其ETC无线电环境监测保障方法实现了实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警的技术方案，通过实际监测RSU设备与车载OBU设备的通信状态，结合摄像头抓拍车辆图像，ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号，获取不同设备的多种数据信息对ETC交易环境状况进行全面监测、综合分析的ETC无线电环境监测保障方法，不仅能快速有效的采集所需信息，而且能基于采集的数据信息对信号干扰、尾随干扰、邻道干扰、携卡异常、RSU或OBU设备异常等不同异常场景进行有效识别，有效避免天线误标漏标的发生，提高计费准确性的同时，还为ETC设备维护提供便利，进而为收费系统正常运转提供有效且可靠的保障。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
2.如权利要求1所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述根据所述车辆图像，获取第一车辆信息的步骤包括：
对所述车辆图像进行OCR识别，得到所述真实车牌号；
根据所述车辆图像和雷达扫描设备，得到所述真实车型。
3.如权利要求2所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述根据所述车辆图像和雷达扫描设备，得到所述真实车型的步骤包括：
根据所述车辆图像，提取车辆主干部分，并获取所述车辆主干部分的图像二维坐标；
将所述图像二维坐标转换为图像三维坐标，采用雷达根据所述图像三维坐标对所述车辆进行扫描，得到对应的车辆轮廓；
根据所述车辆轮廓，确定所述真实车型。
4.如权利要求1所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息的步骤包括：
根据所述建链请求，获取对应的通信车载OBU设备ID；
将所述通信车载OBU设备ID发送到远程服务器，并获取所述绑定车牌号和绑定车型。
5.如权利要求1所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警的步骤包括：
将所述真实车牌号发送到远程服务器，并获取对应的真实车载OBU设备ID；
分别获取与所述真实车载OBU设备ID、通信车载OBU设备ID和RSU设备对应的第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息；
判断所述第一位置信息与所述第三位置信息是否一致，若不一致，则判定所述异常类型为携卡异常，反之，则判断所述第一位置信息与所述第二位置信息是否一致；
若所述第一位置信息与所述第二位置信息一致，则判定所述异常类型为尾随干扰异常，反之，则判定所述异常类型为邻道干扰异常；
将所述第一位置信息、第二位置信息和第三位置信息作为所述车辆位置信息；
根据所述车辆位置信息、异常类型、车辆图像、通信车载OBU设备ID、第一车辆信息和第二车辆信息生成告警信息，并将所述告警信息发送给监测终端，以及根据所述车辆位置信息对所述告警信息对应的车辆进行跟踪。
6.如权利要求1所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警的步骤包括：
解析所述ETC协议信息，得到对应的交互数据帧信息；
根据所述交互数据帧信息，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否完整；
若所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易不完整，则判断RSU设备对应的下行数据缺失数和车载OBU设备对应的上行数据缺失数的是否相同；
若所述下行数据缺失数和上行数据缺失数相同，则获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源，反之，则判断所述下行数据缺失数是否少于所述上行数据缺失数；
若所述下行数据缺失数少于所述上行数据缺失数，则判定所述RSU设备异常，并上报RSU设备异常告警，反之，则判定所述车载OBU设备异常，并上报车载OBU设备异常告警。
7.如权利要求6所述的ETC无线电环境监测保障方法，其特征在于，所述获取所述ETC频段信号，并根据所述ETC频段信号，检测是否存在信号干扰源的步骤包括：
采用组合滤波器对所述ETC频段信号进行预处理，得到待分析ETC频段信号；所述组合滤波器包括均值滤波和带通滤波；
对所述待分析ETC频段信号进行模数转换，得到ETC频段数字信号；
根据所述ETC频段数字信号，采用FFT频域算法计算得到对应的信号强度和信号频率；
判断所述信号强度是否大于预设强度阈值，若大于，则判定存在所述信号干扰源，并获取所述信号干扰源的定位信息，以及根据所述定位信息、信号强度和信号频率上报干扰源异常告警。
8.一种ETC无线电环境监测保障系统，其特征在于，所述系统包括：
信息采集模块，用于实时监测RSU设备是否收到车载OBU设备的建链请求，并在确认收到所述建链请求时，启动摄像头抓拍车辆图像，以及开启ETC监测设备采集ETC协议信息和ETC频段信号；所述RSU设备、摄像头和ETC监测设备架设于同一龙门架；
信息处理模块，用于根据所述车辆图像，获取第一车辆信息，并通过所述RSU设备获取通信车载OBU设备ID，以及根据所述通信车载OBU设备ID，得到第二车辆信息；所述第一车辆信息包括真实车牌号和真实车型；所述第二车辆信息包括与所述通信车载OBU设备ID对应的绑定车牌号和绑定车型；
第一处理模块，用于判断所述第一车辆信息与所述第二车辆信息是否一致，若不一致，则获取车辆位置信息和异常类型，并根据所述车辆位置信息和异常类型上报相应的异常告警，反之，则监测所述RSU设备与所述车载OBU设备是否断链，并在断链时，获取所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易结果；
第二处理模块，用于根据所述ETC交易结果，判断所述RSU设备与车载OBU设备的ETC交易是否成功，若不成功，则根据所述ETC协议信息，检测所述RSU设备与车载OBU设备是否存在设备故障，若所述RSU设备与车载OBU设备之一存在设备故障，则上报异常告警。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
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