针对目前智慧交通中高速公路自由流收费方案里因车辆套牌导致的车辆逃费和数据集中式存储可能引起的用户隐私泄露至集中式实体的问题,提出一种基于区块链和零知识证明的高速公路自由流收费方法.首先,设计视频监控逃费检测机制确保高速公路上车辆的合规性;其次,设计区块链中的智能合约将车辆位置证书(LC)和付费数据加密存储于分布式账本,并引入零知识证明技术在保护隐私的情况下确保支付的正确性;同时,在零知识电路中设计根据车辆行驶里程收费的算法.理论分析与模拟实验结果表明,所提方法在正常情况下能实现位置隐私零知识的实际行驶里程正确收费,在异常情况下能及时预警并记录至区块链上;所提方法的平均收费时间相较于传统人工收费方法由原来的38.0　s降低至1.8　s,而相较于基于5G和电子不停车收费系统ETC(Electronic　Toll　Collection)结合的收费方法,所提方法的平均收费时间减少了约0.1　s;对于相同的入站与出站口,不同路线的信息网络可信第三方信息采集点(ICP)数量重合度越低,根据行驶里程的收费越精准.