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etc不停车收费技术

第一篇：etc不停车收费技术

ETC不停车收费系统的原理及技术

ETC( Electronic Toll Collection ) 即电子不停车收费系统。是国内外正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。使用该系统，车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。针对此情况，多奥科技研发出ETC停车场系统方案。

不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。在传统采用ETC车道隔离措施下的不停车收费系统通常称为单车道不停车收费系统，在无车道隔离情况下的自由交通流下的不停车收费系统通常称为自由流不停车收费系统。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过(几十公里以至 100 多公里)，故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。

系统组成：ETC车道与传统的MTC车道建设相似，主要由ETC天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等组成。

功能实现：

1.车辆进入通讯范围

2. 读写天线与电子标签和CPU卡进行通讯，判别车辆是否有效，如有效则进行交易;无效则报警并封闭车道，直到车辆离开检测线圈。

3. 如交易完成，系统控制栏杆抬升，通行信号灯变绿，费额显示牌上显示交易金额

4. 车辆通过自动栏杆下的落杆线圈后，栏杆自动回落，通行信号灯变红，系统等待下一辆车进入。高速道闸

高速道闸主要配置：便携式遥控器2个、三联手动开关1个、闸杆1根、安装螺丝。

(1)高速道闸机芯结构特点

核心技术是采用专门设计的AC220V特种转矩电机

电机为低速免维护电机。电机可以被制动于任意位置而不会造成损坏。在两个终端极限位置时，该电机功率自动减退至约20W，既可节省能耗，又可避免冷凝及腐蚀，即使在寒冷的冬季也可正常运转;

传动机构采用正弦连杆机构，去掉了普通自动拦杆使用的减速装置，使整个结构更趋紧凑、合理，大大减少了机械故障;

特殊的电机线圈结构使它在通、断电的瞬间，不会出现普通电机不可避免的瞬间大电流和瞬间电压波动，可直接用UPS供电而不会影响同一电网内其他设备的正常工作。

(2)高速道闸技术参数

电源电压：AC220V+10% 型号：DAIC-TC-DZ 电源频率60Hz 电机功率：80W 配杆长度：3.0m 起落时间：0.9s1.2～1.4S1.9S 运行寿命：≥500万次

环境温度：-40ºC～+75ºC 相对湿度：50%～90% 适用场所：高速公路封闭式路桥收费、开放式路桥收费，海关、码头。车辆检测器

(1)车辆检测器特点

温度稳定性高

环境漂移自动补偿功能多级雷击保护功能线圈故障自动侦测功能具有多级灵敏度可调可配合道闸实现防砸车和自动关开功能双线圈型号可实现车辆方向的检测

(2)车辆检测器技术参数

工作电源：220V AC ±10% 型号：DAIC-TC-JCQ 额定功率：4.5W 工作温度：-30 -+70 ℃

工作频率：20～170KHz 灵敏度：0～9级

继电器输出：DC24V/3A 安装：DIN导轨

尺寸：100*70*118mm 反应时间：20毫秒

费额显示器

(1)费额显示器基本介绍每次车辆通过ETC专用道识别区时，车道边左侧的显示屏都会亮起绿灯，下方显示“账户正常”、“账户余额××元”及车牌号。提醒广大车主，使用ETC储值卡的用户显示账户余额，使用ETC联名卡的用户显示账户正常。

点阵式费额显示器系列产品适用于省道、国道、高速公路收费站，桥梁，停车场等收费场所，安装在收费车道岛尾位置，显示收费车型及收费金额等信息。

费额显示器可以根据客户需要修改尺寸和分辨率，制作成其他用途的室外单色显示屏。

(2)费额显示器特点

该产品为点阵式发光面，显示内容灵活多样，避免了数码管费显容易淘汰的弊端;

点阵式发光面采用了8192只高亮度Φ5红色LED，性能优于普通8x8发光模块，适用于户外使用;

结构件材料为不锈钢，表面抛光，造型美观、强度好。结构件之间的联结使用了点焊工艺，保证了产品加工的标准性和一致性。

(3)费额显示器技术参数

点阵式电子显示屏

光源：高亮度Φ5红色LED

分辨率：64X128

发光亮度：1,800mcd 型号：DAIC-TC-FE

中心波长：625nm

通讯方式：RS232接口

显示模式：字符模式、图片模式

显示特效：多种移入特效、移出特效

亮度控制：程序控制三级可调

4路预留控制位，可控制报警器等外设

开机自检逐点扫描功能

屏体尺寸：1200X600

机箱立柱：亚光不锈钢，防水、防尘、防锈蚀

工作电压：AC220V，50-60Hz 平均功耗：200W 工作温度：-30℃~+75℃

工作湿度：10%～95%在-5℃～60℃之间MTBF：≥50,000小时MTTR：≤0.5小时

防护等级：IP55 远距离读头

(1)远距离读头特点

一体化产品设计，性能稳定，安装简单方便; 同体积产品，读写距离更远; 同类型产品，标签识别灵敏度更高;

高速运动目标,也能轻易捕获到;

兼容18000-6C/6B两种协议;

跳频工作抗干扰能力强; 支持多标签同时读写; 防水防晒，可用于户外使用;

(2)远距离读头技术参数

工作频率：5.8G(可根据用户需要定制)

工作方式：广谱跳频 (FHSS) 或定频工作，由软件设定。

支持标准：ISO18000-6C、EPC Class1 GEN

2、ISO18000-6B 读写标签：符合ISO18000-6C 或GEN2 或6B协议的标签。

工作模式：分为主从模式、定时模式、触发模式，可由软件设定。RF 功率： 0～30dBm，可由软件调整。

天线内置：天线与读写器一体化集成设计，减少衰减，性能稳定。

天线增益：12Dbi，水平极化。

天线功率：接入天线功率5W，可调。

读写距离：读写标签(标准卡尺寸)稳定距离10-30米，读写距离与标签

尺寸有关。通过软件可调整读写距离。

通讯方式：标配 RS2

32、RS48

5、Wiegand

26、Wiegand

32、Wiegand

34、

选配 TCP/IP、USB 快速识别：能够识别高速运动的速度介于120-360公里/小时之间的电子标签。

防冲突性：同时识别50张以上标签。

软件开发：提供SDK软件开发包、通讯协议、软件DEMO 状态提示：在通电和读写标签状态时蜂鸣提示。

输入接口：1路触发输入。

工作电压：DC 12V 型号：DAIC-TC-DT 工作温度：-35℃-75℃

存储温度：-40℃-80℃

工作湿度：0-95% 外壳材料：ABS 灵敏度：0～9级

继电器输出：DC24V/3A 安装：DIN导轨

尺寸：100*70*118mm 反应时间：20毫秒

第二篇：基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

《物联网基础》课程论文

(2015学年—2016学年第一学期)

专业：计算机网络技术(网络管理) 班级：13网管2班___________ 姓名：___________ 指导老师：_____________

2015年12月26日

引言 ....................................................................... 3 1.系统工作原理 ............................................................... 3 2.系统构成................................................................... 4 3ETC系统的类型 .............................................................. 5 4系统工作流程 ............................................................... 6 5结语 ...................................................................... 7 6参考文献 ................................................................... 7 第2页

基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

摘要：该系统车主只要在车窗上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，费用将从卡中自动扣除。这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。具有方便、快捷等优点。

关键词：ETC电子收费系统停车收费

引言

不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。实施不停车收费，可以允许车辆高速通过，故可大大提高公路的通行能力;公路收费走向电子化，可降低收费管理的成本，有利于提高车辆的营运效益;同时也可以大大降低收费口的噪声水平和废气排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以缩小收费站的规模，节约基建费用和管理费用。另外，不停车收费系统对于城市来说，就不仅仅是一项先进的收费技术，它还是一种通过经济杠杆进行交通流调节的切实有效的交通管理手段。对于交通繁忙的大桥、隧道，不停车收费系统可以避免月票制度和人工收费的众多弱点，有效提高这些市政设施的资金回收能力。

1.系统工作原理

ETC系统是利用微波(或红外或射频)技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件(包括管理)所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前，大多数ETC系统均采用微波技术。

不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置(称为路边读写设备，简称RSE)，识别车辆上设备(称为车载器，简称OBU)内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。

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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

图一：系统工作原理图

2.系统构成

电子不停车收费系统可分为前台和后台系统： (1)前台系统

包括三种核心设备:车辆自动识别系统(Au-tomatic Vehicle Identification简称AVI)、车辆自动分类系统(Automatic Vehicle Classification简称AVC)和录像实施系统(Video Enforcement System简称VES)。车辆自动识别系统采用无线调频设备(Ra-dio Frequency)识别用户的身份标识卡(TAG)及其有效性;车辆自动分类系统借助传感器组的信息确定车辆的收费类别;录像实施系统利用高速图像处理设备自动俘获违章车辆的车牌号码。核心设备与其他控制设备共同组成不停车系统的车道控制器。

① AVI AVI分为两大类:激光设备与无线电调频设备。激光设备采用条码技术,扫描贴于车辆前端的条码,获取用户的身份标识(ID),缺点是易受环境条件、距离位置、条码安装与完整性等因素的影响。无线电调频设备采用无线波来识别贴于车辆前端的用户身份标识卡来识别用户身份,具有更高的可靠性;其中,无线频率(RF)常用的频率是5.8GHz。TAG分为只读TAG、可读写TAG、多功能TAG (带蜂鸣器、无线电信息收发等)三大类。

② AVC AVC系统根据车辆的物理特性来确定车辆的收费类别。AVC的物理特性依据包括∶车辆的体积、重量、装载人数、车轴或车轮的数目、车辆的用途等等。AVC与一系列的车道传感器相连,传感器的信号提交事务处理系统后,由车辆分类单元判定收费类型。AVC设备包括∶前置线圈、感应踏板、发射光塔、扫描仪和高速摄像等设备。

③ VES VES利用光学字符识别(OCR)技术自动获取非法车辆的车牌号码。VES摄录方式包括照片、录像带和数字影像等等。VES利用模糊识别技术,借助光学字符识别设备实现非法用户的车牌号码识别。VES过程包括∶感应触发、图像俘获、图像识别、图像储存、图像处理和图像删除等等。关键技术: API编程技术(控制外部设备,包括通信卡、DI/DO卡和声卡);单片机编程技术;快速查询算法;模糊识别;通信控制和图像处理。

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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

2)后台系统

收费系统的后台系统工作任务主要为向客户发售车载标识卡,并做标识卡的初始化;接受客户补交金额和查询;接收前台收费数据文件;交易和结算;向前台和客户发送补交金额的黑名单指令和信息;存储、管理抓拍图像等。

它主要包括如下系统:计算机管理系统、道路运营管理系统、结算中心管理系统、客户服务中心管理系统、银行管理系统。实际上是一个具有财务结算性质的计算机网络,网络通过各个终端的工作,将数据文件迅速可靠地传送,利用专用软件正确地完成全部工作。

3ETC系统的类型

ETC系统可分为收费站电子不停车收费系统和自由流不停车收费系统。 (1)收费站不停车收费系统

收费站不停车收费一般采取混合收费方式,既有不停车收费车道,又保留半自动收费车道。其主要特征为: ① 与半自动收费车道并列设置。在收费车道中,根据使用情况开设部分ETC专用收费车道; ② 车辆通过收费车道的车速较低,通常为30km/h一50km/h,通过率为600辆/h一1000辆/h; ③ 在车道出口端设置自动栏杆,以防无卡车辆通过。

图二：收费站ETC通道

收费车道入口设置不停车收费车道标志和信号灯。由于车辆密度不大,天线并不连续工作,无车辆通过时,天线处于休眠状态。在天线辐射区外的车道,埋设一个环行线圈,当车辆进入线圈工作区时,线圈发出信号,激活天线进入工作状态。车辆进入通信区,通过微波天线,车载标识卡响应天线的询问信息,将客户身份与车型代码上传给车道天线,由天线转送给车道控制机进行核查,如为有效合法卡,车道放行,信号灯变绿,如果进一步交换信息,读写数据,可继续通信,直到收费过程结束,如果进入车道的车辆为非法无效卡车,或是无标识卡的车辆,

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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

车道控制机将根据天线传送的信息,指令自动栏杆关闭,拦截非法车辆,并发出声光警报,现场人员将对其进行处理。车道控制机将收集到的数据上传至后台系统,进行数据交换和清算等,并将需要发布的结果下传车道。

这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中并非多数的情况。 (2)自由流不停车收费系统

自由流不停车收费系统在道路主线上每隔一定里程设置一个横跨道路上空的龙门架,架上安装不停车收费设备,实施分段开放式不停车收费。车辆无须减速,以正常行驶速度完成收费工作。其主要特征为: ① 无收费岛、亭之类设施; ② 进入收费点时无须减速,车辆继续高速行驶; ③ 需要建立一套高精度逃费取证处理系统,现场抓拍捕捉车辆逃费证据,以便于以后依法处理,目前大多采用高速、高分辨率的摄像机对车辆牌照进行抓拍; ④ 在收费点附近,需建造一条与主线平行的普通收费车道,以便对非法无效卡车或无标识卡的车辆收费; ⑤ 车道天线控制器能控制多部天线并行工作,与多辆车载标识卡同时通信。

此系统主要优点为减少收费站建设投资,车速高,无行车延误,车辆通行能力接近2000辆/h。但设备投资大,技术上实现难度也较大,特别是如何防止和遏制逃费车辆是关键技术。这种方式适用于不停车收费用户在所有缴费用户中已成为大多数的情况。

4系统工作流程

高速公路收费的特点是不仅要按照车型分类标准收费,而且按照入出口的距离标准进行收费。各种类型的不停车收费系统的收费过程基本相同,其原理是在车辆上安装一种标识卡,在ETC收费车道上安装有车载标识卡的读写设备,当车辆进入ETC收费车道时,标识卡以微波通信方式与该车道的天线进行双向数据交换,从卡上读取车牌照号、车型等数据,如需要也可向车载标识卡上写入信息,系统根据读取的信息,识别车辆合法与否,进行数据处理,计算收费金额,并从其账户上扣除相应金额,记录交易数据,控制车道外部设备等

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基于RFID的ETC不停车自动收费系统设计

图三：ETC车辆标识卡

具体流程为: (1)后台系统初始化车载标识卡,将车牌照号、车型、收费率等数据写入标识卡,并发放给客户,建立有关客户档案; (2)车辆进入ETC收费车道,感应天线激活线圈,进而激活微波天线,读取标识卡上的信息,并传送给车道控制机进行核查; (3)如为合法车辆,则进行收费交易,依据后台系统完成清算,通行灯将会变绿,显示收费额和余额,车辆通过,记录数据; (4)如为非法车辆,车道控制机触发报警信号,同时控制自动栏杆下落,关闭车道,车道摄像机进行图像抓拍,车辆进行人为处理。

5结语

不停车收费系统使用方便，减少尾气的排放，杜绝了收费工作中的贪污作弊现象，为今后的智能车辆公路管理系统打下了良好的技术基础。

6参考文献

(1)马静.物联网基础教程J].清华大学出版社2012年第1版.

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第三篇：基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究

基于高速公路电子不停车收费系统(ETC)与设计的研究摘要：随着我国交通事业的大力发展，高速公路电子不停车收费系统设计的关键技术进行分析，为其设计提供理论性支持。进而结合国内外对于ETC系统的实际应用情况，对高速公路电子不停车收费系统进行设计，从系统架构、各类软件模块的处理流程，以及界面和数据库的建立等各方面进行探讨，以期对促进该收费系统的进一步完善有所启示。关键词：高速公路;电子不停车收费系统;设计 1 前言

我国社会经济的快速发展，人们的生活水平逐渐的提高，私家车也逐渐的增多，人们进入了汽车时代，高速公路上的车流量也越来越严峻。目前我国高速公路收费主要采取半人工半自动模式，在高峰期不利于车辆的管理，影响高速公路畅通性，不停车收费系统的应用，能够提高公路管理水平，增强高速收费的便捷性以及快速性，保证了公路的畅通，对处理与管理高速公路相关问题有很重要的意义。

2 高速公路电子不停车收费系统的关键技术分析 2.1 Client/Serve(rC/S)架构技术

C/S 架构主要指的是服务器和客户端的架构，主要为软件系统的体系架构，结合其应用可将两端硬件环境优势进行充分的应用，进而可将系统通讯开销降低。应用该技术主要优点在于促进客户端计算机处理能力的充分发挥，并可将大多的工作经过客户端处理之后，进而再将其交给服务器进行处理，可较大的提升客户端的应用速度。 C/S 架构的操作和界面可实现多样化的应用，并且可保证其安全性，还可进行多层认证。但同时其应用也存在一定的缺陷，相对而言其适用面较窄，而且一般不能够在局域网当中应用;用户群较为固定，其程序需经过安装才可应用，对于不可知的用户一般不适用。另外，还表现为较高的维护成本。 2.2 数据库技术

数据库作为信息系统当中的核心技术，为一类软件科学。具体而言，其主要分为 SQL Server 数据库和 Oracle 数据库。前者为一类与服务器和客户相联系的数据库管理系统。通常客户属于的任何系统组件，能够通过其他的系统组件获取资源或是服务，服务器为组织、数据项和演示等的对象集合，其主要的目的是提供相应的服务，除物理数据不能够实现直接访问之外，其他的数据均需通过服务器访问;后者为美国甲骨文公司所提供的软件产品，为目前应用较为广泛的客户/服务器体系结构中的数据库之一。

2.3 车型自动识别技术

自动车型识别技术的应用，可识别出不同的车型，可辅助收费系统进行正确的判断。通常情况下，该技术主要通过可测量各类车型的物理特征的传感器组成。可对车辆的重量、大小、轴型和轮胎等进行自动识别，其主要的设备包括轨道接触器、动态称重装置和电感环线圈等。结合我国采用高速公路电子不停车收费系统的省份分析，其设计主要是结合各省的车型分类标准进行，需要用户办理电子标签，并在此过程中，将座位数、车型和尺寸等均记录到 OBU 当中，进而在车辆的适当位置进行 OBU 的安装，当该车辆经过设有高速公路电子不停车收费系统的车道时，其系统能够通过 OBU 确定相应的收费标准。 2.4 车辆检测技术

高速公路电子不停车收费系统的应用，通常是在车道的出口和入口处设置相应的地感线圈，进而自动检测离开或进入 ETC 车道的车辆。传统 ETC 的设计，其第一个线圈属于触发线圈;第二个线圈为抓拍线圈;第三个线圈属于落杆线圈。ETC 四线圈的应用为传统设计的优化，主要是在触发线圈后增加线圈，可通过线圈判断出车辆的列队情况，识别出正在交易的车辆，有效的避开了其他车辆的干扰，同时还能够将已经退出 ETC 系统的车辆信息删除，实现了 ETC 系统的智能化应用。 3 高速公路电子不停车收费系统(ETC)的设计 3.1 ETC 系统的架构设计

本次设计中所采用的架构为 C/S 架构的，其系统主要组成包括收费站、分中心和省中心三部分组成，并且各部分均构成相应的局域网，设置有相对应的数据库服务器。并将车道设置收费站进行数据采集的前端，促使其在完成相应的数据采集之后，可将业务数据实时传送到收费站的服务器，待收费站处理完相应的数据之后，应用传输中间件将处理好的数据传送给省中心和分中心。该系统的硬件组成主要包括车道控制器、工控机、触发线圈、车辆检测器、微波读写控制器、抓拍摄像机和声光报警器等。在各设备的连接应用过程当中。车道计算机的连接主要结合 RS232 串行微波读写控制器和电缆线实现。而微波天线和电子标签之间的信息交互作用主要通过 ETC 车道的相应软件系统进行控制。车道计算机则主要是由车道控制器，进而实现与高速挡车器、车道通行灯、费用显示器和车辆检测器等的连接，并且 ETC 车道软件对其运行进行控制。

3.2 ETC 系统功能模块的划分

ETC 系统的功能模块主要组成包括数据通信、车道前端、ETC 管理和车道监视四部分。车道前端主要处理相应的车道交易，并控制和检测车道的外部设备，同时还需抓拍过往的车辆，并将其图像保存。数据通信的功能主要是进行参数下载，以及上传对应的收费数据。而车辆模块主要在于对收费情况，以及车辆的设备状况进行监视。 ETC 的管理职责主要是对其数据进行统计、查询和稽核等。 3.3 系统模块的设计

3.3.1 入口处 OBU 的处理

在系统模块的设计中，应注重入口处 OBU 的处理。其主要是将设有电子标签的车辆的入口信息进行写入操作，并且还能够自动生成入口处过车交易的明细记录。在具体的操作过程中，应注意关键步骤的实施。 ①应对 OBU 的有效性进行判定。在应用过程中，系统能够将 OBU 在二次发行时所携带的信息读取出，并将省联网中心所给出的时间与 OBU 自身启用的时间进行比较，进而对 OBU 读取时间的有效性进行判断。其中所读取的 OBU 的自带信息主要包括 OBU 的有效时间、车型和 OBU 的编号等;②应注重 OBU 卡当中基本文件的读取，以及其有效性的判断，其中需要读取的基本文件包括卡类型、卡网络号、有效时间、卡编号等。而 OBU 卡有效性的判断的流程图见图 2。

图 1 OBU 卡有效性判断的流程图

最后为入口信息的写入，以及相应交易明细的形成。在进行相应写入信息的操作当中，需写入的数据主要包括自动识别车牌的、收费站的编号、车辆的类型、车辆通过的时间和入口的状态标识等。同时，在完成相应的交易之后，并在高速档杆器将杆抬起之前，应将所生成的交易明细记录通过实时上传的方式，促使其到达收费站的服务器当中。而入口处的交易明细主要包括入口的通过时间、操作员、车道号、车型、终端机的编码、收费站的名称和终端的交易序号等。 3.3.2 车道异常的处理

在车道异常的处理中：①需做出无电子标签的判断。在应用开始之后，若是无电子标签，声光报警将会提升不存在电子标签，之后值班人员应让车辆通过 MTC 车道，之后进行下一辆车的处理，无效电子标签的处理同以上相同。此外，还包括无 CPU 卡判断、无效 CPU 卡的识别和无效入口信息的识别等，其处理流程均大同小异;②为与车干搅方面的处理，若是发生两辆车干搅的其区域设有天线，并且天线所检测到的OBU 属于后一辆车。将会导致未进行正常流产处理的车辆被放行，但经处理的车辆无法通过，为防止该类情况的发生，应设置相应的处理流产;③为双通信区域当中切换流程的设计，其设计主要在于预防同车出现干搅的问题发生。在其设计过程中，可结合双通信区域模式的应用，避免在同一区域同时有两辆车通过，其设计除添加区域切换流流程之外，其设计和单通信区域大致相同。除以上的设计之外，为完善高速公路电子不停车收费系统，还应进行数据库的设计和界面的设计，进而提升其实用性。

另外，还应注重与车干搅的处理。为避免处于天线区域中的两辆车发生混淆，应对其区域中的车进行判断，若是发现跟车应停止相应操作并进行处理。同时还应注重数据的上传，将车道产生的车辆图片、信息、异常处理和收费流水等数据上传到收费站的服务器中。 4 结束语

在我国社会经济的不断发展，以及交通运输系统的不断完善之下，高科技的、智能化和信息化的高速公路运营管理的应用，对于满足社会经济的发展需求具有重要的作用。为此，为促进高速公路电子不停车收费系统的进一步完善，还需结合各省的具体情况进行设计。参考文献

[1]韩鹰.高速公路计算机收费系统的设计[J].电脑开发与应用，2012，3(4)：189~190. [2]张勇，周跃华，赵蕊.高速公路电子不停车收费系统(ETC)节能分析探讨[J].交通节能与环保，2011，2(3)：134~135. [3]张方方.设置 ETC 车道的高速公路收费站车道规模确定方法探讨[J].上海公路，2013，6(2)：157~158.

第四篇：浅谈高速公路不停车收费系统(ETC)车辆逃费方式分析及治理对策

浅谈高速公路不停车收费系统(ETC)

车辆逃费方式分析及治理对策

【摘要】随着RFID(Radio Frequency IDentification)和电子收费技术的成熟，国内多个省先后启动高速公路不停车收费(以下简称ETC)和非现金支付系统，起到了提高高速公路通行能力，降低收费站收费压力的作用，但部分车辆利用系统管理漏洞偷逃通行费，扰乱了正常的收费秩序。本文根据工作中ETC车道管理实际，归纳总结出几种车辆逃费方式，提出建议和治理对策。

【关键字】高速公路不停车逃费治理

1、引言

山东省联网高速公路不停车电子收费系统于2010年7月1日投入使用。不停车收费方式是通过“车载电子标签(OBU)+IC卡(记名或不记名记账卡<山东省境内高速使用的是鲁通卡>)”与ETC专用车道内的微波设备进行通讯，实现车辆不停车缴纳高速公路通行费功能的全自动收费系统。由于收费是由收费系统自动识别车辆上安装的OBU进行的，给车辆利用系统漏洞作弊逃费带来可乘之机，治理逃费带来难度。

2、车辆偷费的主要方式及经济损失分析

(1)ETC车道骗取入口信息逃费。装有OBU的车辆在甲站ETC车道骗取入口信息后倒回，再从该站或相邻站人工车道领普通卡上路。返程时，在甲站相邻的乙站用带有甲站入口信息的记账卡下路。损失：通行卡流失。司机手中余有一张乙站IC卡，该卡被丢弃或被倒卖;逃缴了乙站至丙站间的通行费。

(2)货车使用客车OBU逃费。方式：货车使用客车信息的OBU，走ETC车道逃费。损失：货车逃缴按重计费与客车按车型计费的差额。

(3)ETC车道闯关。方式：①、跟车闯关。两车中有一车装有OBU装置，前后保持较小车距，通过ETC车道。(图一为ETC车道后跟车闯岗方式;图二为ETC车道前跟车闯岗方式)。损失：通行卡流失;

一车逃缴通行费。②、直接闯关。大型货车(或客车)直接将ETC车道栏杆顶开或者掰杆下路。

(4)OBU车入口ETC上、出口MTC下路无卡。方式：出口谎称记账卡丢失，补缴本次通行费。损失：下次通行高速路时的通行费差额;流失下次上路领取的通行卡。

(5)安装小于实际车型的OBU逃费。使用不正当手段安装小于实际车型的OBU(购买记账卡)。或安装绑定的OBU后，购置一张小车型的记账卡(或直接使用其他车记账卡)，插入OBU通行甲、乙站。损失：逃缴甲、乙站大车型与小车型间通行费差额。(图三为客车降低车型使用OBU关联图)

(6)“J型”路线(高速路上掉头返回)逃费。方式：车辆在甲站上路至乙站后，在站内广场(或路上服务区)掉头。回程时在甲站较近的丙站ETC车道下路。损失：逃缴其行使里程通行费减去甲、丙站间的通行费。

3、治理对策

(1)收费员发现OBU车辆入口ETC车道倒车或ETC系统报警，应拦截倒车车辆，删除记账卡内信息。车辆逃逸及时报告监控员查询、记录车辆信息。将车号、ETC车道抓拍图像和上路时间等车辆特征通知相邻收费站进行管控，报送上级业务主管部门。

(2)OBU车超时，根据行驶时间和里程进行判断车辆是否逃费。遇到其它收费站对超时车辆查询时，应及时提供该车上路时车辆外观、载货等信息。

(3)加强ETC车道巡视管理，发现货车通行ETC车道、前后车紧跟通行的，及时采取措施疏导车辆。

(4)通过ETC抓拍图像进行车型、车牌信息辨别，对比嫌疑车辆，并向有关部门报告。

(5)OBU车入口上路，无卡下路，记录车辆相关信息以备相关站查证。 (6)完善记账卡销售业务和OBU安装制度和程序。 (7)有目的关闭ETC车道，使车辆走人工车道，突击性的检查车辆安装OBU信息是否准确，对查获有逃费事实的令其补费，并通知OBU安装部门予以改正。

4、ETC 系统改进及反逃费预防设想

(1)建立OBU逃费车辆限制使用记账卡通行制度。在收费系统内建立 “黑名单”，对使用OBU逃费的车辆，经查证据确凿的，应与高速公路结算中心联合限制通行，同时升级软件，对黑名单车辆进出进行预警提示。

(2)遇有ETC车道入口倒车，增加记账卡信息自动删除和自动报警功能。 (3)在ETC车道安装阻车器。车辆闯关时，特别是大型车多车联合闯关，能及时操作阻车器拦截。

(4)在ETC车道增加超时车辆限制通行软件。安装有 OBU的车辆超时后，系统禁止车辆通行ETC，车辆需走人工车道，便于查询。

(5)改进程序，对出口丢失记账卡的车辆除进行现金补费外，查询入口上路时使用卡号后，按丢失记账卡处理，限制使用。

(6)建立路网内ETC逃费车辆收费站协查、联合打击机制。收费站通过ETC抓拍图像和后台数据进行逃费嫌疑车筛查。发现逃费的，及时沟通，联合预防。

5、结束语

根据交通运输部全国高速公路电子收费区域联网进程，已启动联网电子收费省将适时加入全国高速公路电子收费区域联网，届时将全国联网实现不停车收费。应未雨绸缪提前对不停车收费系统车辆逃费行为进行预防和技术防范改进，不断完善系统和管理。因此，建立长效堵查机制，对车辆作弊逃费行为形成国内、省内高速路网联合“围歼”之势，最大限度的减少漏费的发生，做到“应征不漏”，为推动全国高速公路电子收费区域联网大交通进程奠定基础。

第五篇：基于RFID技术的不停车收费系统设计2010412318 (2)（精选）

摘要 ............................................................................................................................................................ 2 关键词:RFID，不停车收费，智能系统 .................................................................................................. 2 ABSTRACT ............................................................................................................................................... 2 KEYWORDS: RFID, ETC, THE INTELLIGENT SYSTEM .............................................................. 2 第一章绪论 ............................................................................................................................................ 2 1.1研究背景及意义 ............................................................................................................................. 2 1.2不停车收费系统的研究现状与发展趋势 ....................................................................................... 3 1.3文章内容及结构安排 ...................................................................................................................... 4 第二章基于RFID不停车收费系统的论述 ............................................................................................ 4 2.1不停车收费系统的概述 .................................................................................................................. 4 2.2不停车收费系统设计的基本功能 ................................................................................................... 5 2.3不停车收费系统的硬软件系统构成 ............................................................................................... 6 2.4不停车收费系统的工作流程 .......................................................................................................... 7 2.5小结 .................................................................................................................................................. 8 第三章射频识别系统硬件设计 .............................................................................................................. 8 3.1射频识别技术原理 .......................................................................................................................... 8

参考文献 ..................................................................................................................................................... 9 基于RFID技术的不停车收费系统设计

电子信息工程沈思

指导教师胡敏

摘要：本文首先针对目前所采用的人工收费方式的缺点，研究了基于RFID技术的不停车收费系统，并从功能、组成、应用等方面阐述了系统的架构。

其次，研究了射频识别技术的原理，在此基础上，给出了一种基于NRF401射频芯片的射频系统，并详细阐述了系统的硬件设计。然后，对不停车收费系统软件进行了开发设计,完成了系统软件总体框架的设计和分析。最后，对全文的工作进行了总结。

关键词：RFID，不停车收费，智能系统

The design of no stop electronic toll collection system based on

RFID technology

Student majoring in Electronic shen si

Tutor hu min

Abstract Firstly, aiming at the disadvantages of artificial charging methods currently employed. Then have a study of the system which is used in the Electronic Toll Collection and design the framework of the system from the function, composition, application and so on. Secondly, introduce the principle of Radio Frequency Identification technology, on the basis of this, presents a system of radio frequency based on RF chip NRF401, and describes the system hardware design. Then, for the development and design of the software of no stop electronic toll collection system, completed the design and analysis of the overall framework of system software. Finally, the paper summarizes the work . Keywords:RFID, ETC, The Intelligent system

第一章绪论

1引言

1.1研究背景及意义

智能交通系统(ITS，即Intelligent Transportation System)是21世纪现代交通运输体系的发展方向，是国家“十五”重点攻关项目。随着国民经济快速发展，我国综合国力不断增强，交通基础建设大为改善，尤其以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成，高速公路为交通事业跨越式发展奠定了坚实的基础，在某种程度上缓解了交通在经济建设中的瓶颈制约作用。但是，随着经济的持续快速增长，路网通过能力日益满足不了交通量增长的需要，交通拥挤，阻塞现象日趋严重，尤其以高速收费站车辆拥挤堵塞现象更为突出。如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理已经成为交通运输和安全管理部门面临的一个重要问题。

高速公路堵车现象时有发生，高速公路管理手段虽然越来越先进，但大部分已通车高速公路收费管理却仍停留在比较低效的人工收费阶段，这就给高速公路使用带来诸多不便：

(1)车辆停车排队交费等候通关的时间较长，在车流量增加时很容易造成拥堵;

(2)因停车等候交费的时间较长，降低了大桥或高速通道的通行能力和服务水准;

(3)各收费站点的现金结算工作量巨大，所需工作人员较多，增加了人力使用成本;

(4)人工收费存在人员交接班的现金复核、稽查和统计工作量，同时还存在现金移交的资金安全问题;

(5)存在收费漏、交钱不给票或给假票的情况时有发生，甚至出现假钞假币方面损失;

(6)不便于路况和车流信息及时交流;

(7)由不同投资主体修建的公路收入分配问题日益严重;

(8)经过收费站时停车缴费造成的通行速度缓慢、频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题严重。

我国高速公路普遍采用封闭式收费制式，各省市在联网收费系统中，普遍采用了基于IC卡作为通行券的人工现金收费(MTC)方式，而国外发达国家经过长期和广泛的研究，已从主要依靠修建更多的公路，扩大路网规模来解决不断增长的交通需求，转移到用高科技技术来改造现有公路运输系统及管理体系，从而达到大幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。ETC电子不停车收费系统应运而生，ETC特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境下采用。ETC系统不仅极大的改善了路上密集车辆所造成的环境污染，减少车辆阻塞现象，行车更加安全，而且大大提高过路桥收费的通行效率。

基于此，本课题主要对射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术在高速公路不停车收费系统中的应用进行了设计。 1.2不停车收费系统的研究现状与发展趋势

1.2.1不停车收费系统在国外的发展情况

第一个不停车收费的应用实验是20世纪70年代末在纽约和新泽西试行的，借助于自动车辆识别的不停车收费系统，交费者既可向收费公司预付款，也可采用信用卡付账方式。1988年美国首次将不停车收费用于Lincoln Tunnel，紧接着，于1989年在新奥尔良州Crescent city大桥上实现了完整的车辆识别与计算。同时，其他各国也纷纷推出了自己的不停车收费系统，挪威研制出了Q-free0自动不停车收费系统，该系统是将一张塑料磁卡粘贴在车辆的前窗玻璃上，当车辆到达自动收费口时，无线扫描设备通过“询问”，接受来自过往车辆上磁卡发出的电子回答，系统的主计算机存储所有磁卡编号和通过次数，并自动记录通过收费口的车辆，然后和负责账款的系统通信联系，确定收费金额，计算机图像抓拍系统将非法通过的车辆拍摄下来，警察和银行部门根据相应账单进行处罚。厦门市路桥管理有限公司于1998年8月从挪威引进了该套自动化收费系统，并于2000年应用于厦门海沧大桥。此外，法国、英国、意大利等国家还推出了基于视频、环形线圈、红外和微波技术的不停车收费系统。

1.2.2不停车收费系统在国内的发展情况

3 近年来，我国各个地区均先后提出了实施不停车收费的规划。RFID可以通过射频信号自动识别目标对象，无需可见光源，具有穿透性，可以透过外部材料直接读取数据，读取距离远，无需与目标接触就可以获取数据。这些优点使它可以应用在智能交通领域，从而大大简化过程，提高效率。在射频识别技术的基础上建立起来不停车收费系统，它能够实现对车辆实时监控，高效、准确的管理，车辆进出可以不停车，免伸手。目前，不停车收费系统在我国也有了较为成熟的开发和应用。1994年底，广东佛山大桥管理站在国内首次开发成功了1套基于微波检测技术的不停车收费系统，该系统于1995年1月1日试开通，1997年广州市开始实施全市路桥“一卡通”不停车收费推广工程，系统于1999年1月1日投入运行。此外深圳机荷、梅观高速公路也实施了不停车电子收费系统。在北京、上海等地的机场高速公路也先后实施了电子不停车收费系统，其中北京机场高速公路收费站采用的是美国AMTECH公司的产品，而上海机场高速路则是使用日本丰田的路边设备和单、双片式车载机及世界上最先进的双界面卡。2007年底，包括京通快速路在内的全市n条高速路全部联网收费，除在主要收费站开通不停车收费系统外，所有的收费口还同步开通IC卡收费功能，普通公交一卡通也能轻松刷卡。 1.3文章内容及结构安排

第1章首先分析了本文的研究背景及研究意义，其次，介绍了国内外不停车收费系统的研究现状。

第2章提出了不停车收费系统的架构，并分析了其工作流程。

第3章首先介绍了射频识别系统的原理，然后介绍了基于NRF401的射频系统硬件设计。

第4章对课题研究进行了总结。

第二章基于RFID不停车收费系统的论述

2.1不停车收费系统的概述

ETC电子不停车收费系统是基于RFID技术通过远距离、非接触采集射频卡的信息，实现车辆在快速移动状态下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。该系统产品集计算机软硬件、无线通信、信息采集处理、数据传输、网络通讯、自动控制和智能卡制作等技术综合应用为一体，属于先进的智能交通信息采集设备和高安全性的智能身份识别系统，是一种能有效对车辆进行自动识别和联网监管的重要技术手段。

该系统通过安装在车辆挡风玻璃上或者车身其他部位的车载电子标签(OBU)与在收费站ETC车道上的车道设备控制系统信号发射与接收装置(称为路边读写设备，简称RSE)以专用短程通信(Dedicated Short-Range Communication，简称DSRC)方式交换信息，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。不停车收费系统主要利用车辆自动识别技术(AVI)，通过路侧车道控制系统的信号发射与接收装置识别通过车辆的编号，自动从该用户的专用账户中扣除通行费。对使用ETC车道未安装车载器 4 或车载器无效车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。

2.2不停车收费系统设计的基本功能

高速公路不停车收费系统在开发设计中，必须体现下述功能: ETC电子不停车收费系统功能包括车辆检测功能、自动收费处理功能、设备控制功能、图像抓拍识别功能、异常车辆处理功能、数据库管理功能、数据同步功能、日志管理功能、RSU配置功能和脱机工作功能等。 2.2.1. 车辆检测功能

系统能够通过地感线圈检测到进入ETC车道的车辆，对经过车辆进行数量统计。并根据RSU的识别结果判断车辆是否具有电子标签(OBU)。 2.2.2. 自动收费处理功能

系统提供自动收费处理功能，在没有工作人员参与的情况下完成收费工作。当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道入口时，系统会将入口信息写入双界面卡中，入口信息包括：通过区域号、路段号、站点号、车道号、入口时间、入口状态标识、车型、车牌号码。当安装有OBU设备的车辆经过标识站时，系统会将标识站信息写入双界面卡。当安装有OBU设备的车辆经过ETC车道出口时，系统根据从双界面卡读取的入口信息，查询系统中的费率表，计算出收费额度，将出口信息写入双界面卡并进行扣款操作(如果是储值卡)。出口信息包括：通过网络号、站点号、车道号、时间、出口状态标识、车型、车牌号码。完成自动收费以后，系统会产生收费记录，记录如下信息：车道序列号、卡编号、卡类型、入口名称、入口日期时间、出口名称、出口(交易)日期时间、出口车道类型、交易金额、双界面卡余额、车型、车牌、脱机交易序号、终端机编号、终端交易序号、交易验证码等。 2.2.3. 设备控制功能

系统能够根据对车辆的收费处理情况正确控制车道设备的动作，包括：自动栏杆的升起下落、雨棚灯的切换、通行信号灯的切换、声光报警器的开启和关闭、费额显示器的显示等。

2.2.4. 图像抓拍识别功能

系统对经过ETC车道的当前车辆进行图像抓拍，并将该抓拍图像和处理信息关联后保存以供事后追查。系统对车辆抓拍图像具有车牌识别功能，可以将车牌识别结果与抓拍图像关联后保存，以供事后稽查。

2.2.5. 异常车辆处理功能对于经过ETC车道的异常车辆(未成功进行入口信息写入或出口收费处理的车辆)，系统会使自动栏杆保持关闭状态以拦截车辆，同时进行声光报警，提醒工作人员进行处理。 2.2.6. 数据库管理功能

系统提供强大的数据库管理功能，包括数据库的参数配置、备份以及数据库灾难恢复等。

2.2.7. 数据同步功能

系统具有数据同步功能，车道服务器可以独立完成一次收费交易，交易信息可及时同步到收费站系统。系统也可以及时接收收费站下发的运行参数信息。 2.2.8. 日志管理功能

5 系统具有日志管理功能，可自动记录管理人员操作日志和系统运行信息日志，包括操作人员的个人信息、操作时间、地点、所进行的合法操作、所进行的非法操作、操作中产生的异常、系统运行中发生的异常等，也可以对日志进行查询，便于系统的维护和事故的追查。 2.2.9. RSU配置功能

系统提供RSU配置功能，可通过专用配置管理工具配置RSU的通信口参数、射频参数、业务参数等信息。 2.2.10. 脱机工作功能

系统提供脱机工作功能，当车道系统与收费站的通信出现异常时，系统可降级运行和脱机操作，独立完成对经过车辆的收费处理操作，待网络系统恢复正常后再将交易记录等数据上传给收费站。

2.3不停车收费系统的硬软件系统构成 2.3.1. 硬件系统构成

ETC电子不停车收费系统硬件包括收费站数据采集部分、数据传输部分、监控管理部分三部分组成。 2.3.1.1. 收费站数据采集部分

收费站数据采集设备主要是远距离、非接触采集车辆通过的时间、地点信息，收费站数据采集设备由若干个收费站组成局域网。数据采集系统主要实现不停车快速读取通行车辆卡号，并上传至收费管理中心，判断通过车辆所持卡号的合法性，控制红绿灯动作。对持有效卡的车辆绿灯放行，持无效卡的车辆红灯禁行，对无卡车辆向控制中心发出警报信号或抓拍车辆图像。数据采集系统是系统中的基本管理单元，采集系统将车辆通行的相关资料通过计算机网络实时传输至控制中心。图像捕捉设备将自动捕捉、存储车辆的图像，以供核查。 2.3.1.2. 收费站数据传输部分

数据传输主要是完成收费站与监控室或收费管理中心之间的网络连接。它由若干个收费站数据采集设备通过IP协议组成广(局)域网，数据传输配置网络通信接口设备、数字交换机、光收发设备、网络终端设备。 2.3.1.3. 监控管理部分

监控管理部分实时采集、存储各监控点处理计算机的通行数据，并进行逻辑判断和处理;完成各种信息的存储、备份以便稽核人员核查。自动生成各类数据、交通流量的统计报表供查询和打印, 并实时监控车辆通行状态，将数据存机备查;负责发放射频卡、建立用户档案、修改卡片档案库资料，设定用户查询密码等工作，保障发卡操作的合法性及安全性;设立卡片挂失、补卡、清卡、退卡、用户服务查询 6 系统; 当车辆非法进入或不按规定通道通行时，系统报警。监控管理配置网络服务器、管理计算机、不间断电源、系统软件。 2.3.2. 软件系统构成

ETC电子不停车收费管理系统是由服务器、数据库管理计算机、车道计算机通过混合网络拓扑结构连接而成的具备实时数据监视及采集、图像监视及采集、数据统计、信息检索等多项功能的计算机综合管理系统。其中包括由采用星型结构连接在一起的车道计算机为主，远距离射频识别系统设备、信号灯、显示牌和红外车辆检测器等为辅而构成的车道收费系统;由通过集线器连接的服务器、管理计算机、报表打印机组成的上端管理系统;由通过数据通道与图像信息通道与网络连接在一起的以计算机为主，视频采集设备为辅的多媒体采集系统。其各组成部分功能如下：车道计算机：主要是完成车型的自动录入，射频卡的读写、网络检测、数据上传、信号灯控制、红外控制以及对各个收费车道特殊车辆(包括：无卡车、卡无效车、违章车等)的图像信息进行捕获并分类存入计算机以备随时检索使用等功能。管理计算机：对原始数据进行交通流量、征费金额的统计并输出各种文字和文字报表;通过各种条件对收费原始数据及图像进行多条件复合查询并汇总;进行射频卡的发行、回收、挂失、恢复和充值操作;对系统进行各种初始设置等功能。服务器：完成整个收费系统局域网络的管理及作为数据库服务器进行原始数据及图像的存储、备份工作。

2.4不停车收费系统的工作流程系统的工作流程如下：

(1)车主办理ETC通行以及网上银行业务。车主到高速公路管理部门购置RFID电子标签。由发行系统向RFID电子标签输入车辆识别码，并在数据库中存入该车辆的全部有关信息，并在银行系统开通网上银行业务，使银行账户与车主信息绑定。

(2)车辆信息入库。发行系统将上述车主、车辆信息输入收费计算机系统。RFID电子标签贴在车上相应的部位，可以立即使用。

(3)收费站ETC通道入口写信息。当车辆通过高速公路ETC通道入口时，该站的收费系统的RFID阅读器发出射频信号，由RFID电子标签的天线接收射频信号，激活RFID电子标签后，该RFID读写器同时还向RFID电子标签写入入口信息。写入信息也由电子标签的天线接收，写入RFID电子标签芯片中。

(4)收费站ETC通道出口读信息。当车辆通过高速公路ETC通道出口时，该站的收费系统的RFID阅读器发出射频信号，由RFID电子标签的天线接收射频信号，激活RFID电子标签后，RFID读写器读写出RFID电子标签中存储的入口信息。 (5)车辆处理。收费计算机系统向执行机构输出执行信号。当网上银行的储值，即结余金额足够支付过站的费用时，出站口绿灯亮，给予放行;若结余金额已不多，处于警告值以下，则黄灯亮，提示车主应再购买储值，但仍予以放行;若结 7 余金额不足或已无余款，则红灯亮，不予放行。对于闯红灯的车辆，将由站内摄像机自动摄下站牌号，并由计算机系统记录冲红灯的时间，以便追究其责任。 (6)收费完成。上述过程，均于瞬间完成，ETC系统可保证车辆高速通过收费站，收费计算机系统将通过该站的车辆识别码及其新储值等信息，经通信网络，送至有关中心与其他收费系统中。

2.5小结

本章先阐述了不停车收费系统的概念和设计原则，然后对不停车系统进行了功能分析，最后，详细阐述了不停车收费系统的工作流程。为下面的进一步工作做好准备。

第三章射频识别系统硬件设计

不停车收费系统采用RFID技术，通过路侧天线与车载射频标签之间的无线通信，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费处理全过程。因此，射频识别技术是实现不停车收费系统的非常重要的关键技术之一。 3.1射频识别技术原理

射频识别技术(RFID)利用电磁感应、无线电波进行非接触双向通信，以达到识别目标并交换数据。应注意RF有很多工作频段，工作原理也不尽相同，有的工作于近场，可用电磁感应描述，有的必须用电磁波发射来解释远场状态。国际上最流行的EC/ISO14443A标准的射频卡与读写器之间通过电感藕合方式来完成读写通信。当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后，由卡的UC回路产生一个瞬时能量来供给芯片工作。另一部分是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、存储等，并返回信号给读写器。读写器一般由单片机、专用智能模块组成，并配有与PC的通信接口等，以应用于不同的领域。图3一1为RFID的基本模型示意图。

图3一1 RFID的基本模型示意图

[11]

3.2射频识别系统的硬件设计 1.器件的选择

(1).无线射频芯片选型

无线射频芯片是整个射频系统的核心部件，基于高速公路应用的需求，考虑方案成本低，体积小，功耗低，通信距离远，集成度高，外围元件少，加工容易，数据 8 传输率高，传输时间短，接口简单，开发方便等因素，本文选择了nRF401射频芯片，其依据是：

a. 发射功率:在同等条件下，为了保证有效和可靠的通信，应选用发射功率较高的产品。nRF401的发送功率达到10dBm，在同类产品中的性价比较高。 b. 通信距离:nRF401的最高数据传输率可以达到20kbit/s，接收灵敏度高达 -105dBm，在开阔的使用距离最远可达1000m[5]。

c. 功耗:作为高速公路收费中使用的车载标签，一般贴放于汽车的挡风玻璃上，要满足形状小巧、轻便等要求。因此应该根据需要选择综合功耗较小的产品，nRF401的工作电流在同等发射功率下是较小的。

d. 数据传输速度:现有的无线射频芯片，数据的传输大多采用曼彻斯特编码，虽然满足数据可靠性传输的要求，但在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序容量，最重要的是曼彻斯特编码大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率的三分之一，无法适应高速数据通信的需要。nRF401是采用与单片机串口相连传输数据的芯片，应用及编程非常简单，传送的效率很高，而且采用有线方式的串口传输，数据的误码率也非常低。

参考文献

[1] 杜慧勇，唐娜娜，靳瑾，ITS的应用与发展[J]，科协论坛，2007，(4):36一37 [2] 蒋皓行，张成，林嘉宁等.无线射频识别技术及其应用和发展趋势[J].电子技术应用，2005年第5期

[3] 张远.高速公路收费管理.北京:机械工业出版社，2005 [4] 赵军辉.射频识别技术与应用.北京:机械工业出版社，2008

[5] 白浩，高速公路不停车收费系统的研制[D]，郑州，郑州大学，2006.11