基于RFID的ETC系統設計應用

　　2.1 ETC系統概述

　　在車輛自動識別技術的發展過程中，實驗和實施了多種不同的自動識別技術，如感應線圈識別技術、聲表面波識別技術、條形碼識別技術、紅外通信識別技術和射頻識別技術等，但最終主流歸結到采用射頻識別技術作為ETC系統的車輛自動識別技術。

　　ETC系統，即通常所說的不停車收費系統，它是以現代通信技術、電子技術、自動控制技術、計算機和網絡技術等高新技術為主導，實現車輛不停車自動收費的智能交通電子系統。該系統通過路側天線與車載電子標簽之間的專用短程通信，進行車輛自動識別和有關收費數據的交換，通過計算機網絡對收費數據進行處理，實現不停車自動收費的全電子收費管理系統。

　　射頻識別系統是利用安裝在車內的射頻卡(無線電收發裝置)存儲車輛編號及相關信息，安裝在車道的射頻天線可與該無線電收發裝置以專用短程通信(DSRC)方式交換信息，并對其存儲內容進行讀寫操作，從而識別出當前通行車輛。

　　不停車收費系統有三個主要特點，不停車、無人操作和無現金交易。ETC技術在國外已有較長的發展歷史，美國、歐洲等許多國家和地區的電子收費系統已經局部聯網并形成規模效益。目前，關東高速已全面實現了ETC收費，只保留部分車道進行ETC和半自動混合收費。絕大部分的商業運營車輛已經裝備了ETC車載單元，我國很多地區已經開始使用ETC系統對高速公路收費管理系統進行升級。

　　不停車收費技術特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環境。傳統的車道隔離收費系統稱為單車道不停車收費系統，在無車道隔離情況下的自由交流下的不停車收費系統通稱為自由流不停車收費系統。不停車收費技術的實施，不僅可以大大提高公路的通行能力，使公路收費走向自動化，同時也可以大大降低收費口的噪聲水平和廢氣排放。從而，節約了基建費用和管理費用，也為城市環境的改善做出了突出貢獻。電子收費系統代表當今最先進的收費技術，也是未來發展的方向，有著廣闊的發展前景。

　　2.2 不停車收費系統的工作原理

　　2.2.1 ETC系統的技術原理

　　ETC系統是通過遠距離、非接觸采集射頻卡的信息，實現車輛在快速移動狀態下的自動識別從而實現目標的自動化管理。目前，該系統的要求是，遠距離讀卡器能識讀至少十米的距離。由于技術要求和實際情況的不同，所采用的讀卡器的型號也不同。而就工作頻率范圍而言，目前電子收費系統是確定在5.8 GHz附近，歐洲、日本、美國、中國等大多數國家的標準定在5.8～5.9 GHz頻段。

　　在我國選用5.8 GHz頻段具有如下優點：首先，我國通信系統標準體系靠近歐洲標準體系，無線電頻率資源的分配大致相同。其次，5.8 GHz頻段背景噪聲小，而且解決該頻段的干擾和抗干擾問題要比解抉915 MHz，2.45 GHz容易。再次，5.8 GHz頻段的設備供應商較多，有利于我國ETC系統的設備引進，有利于降低系統成本，也有利于將來開展智能運輸系統領域的其他服務。

　　2.2.2 ETC系統的系統組成

　　ETC系統主要由ETC收費車道、收費站管理系統、ETC管理中心、專業銀行及傳輸網絡組成。車道控制子系統用于控制和管理各種外場設備與安裝在車輛上的電子標簽的通信，記錄車輛的各種信息，并實時傳送給收費站管理子系統。收費站管理子系統負責收集管理傳送過來的數據。ETC管理中心是ETC系統的最高管理層，既要進行收費信息與數據的處理和交換又要行使必要的管理職能，它包括各公路的收費專營公司、結算中心和客戶服務中心，根據收到的數據文件在公路收費專營公司和用戶之間進行交易、拆賬和財務結算，配有多臺功能強大的計算機，完成系統中各種數據、圖像的采集和處理。圖2為其結構框圖。

　　2.2.3 ETC系統的工作流程

　　車主到客戶服務中心或代理機構購置車載電子標簽，交納儲值。由發行系統向電子標簽輸入車輛識別碼(ID)與密碼，并在數據庫中存入該車輛的全部有關信息(如識別碼、車牌號、車型、顏色、儲值、車主姓名、電話等)。發行系統通過通信網將上述車主、車輛信息輸入收費計算機系統。車主將標識卡貼在車內前窗玻璃上即可。當車輛進入ETC收費車道處于LI天線的發射區時，處在休眠狀態的電子標簽受到微波激勵而蘇醒，開始工作；電子標簽以微波方式發出電子標簽和車型代碼；天線接收確認電子標簽有效后，以微波發出人LI車道代碼和時間信號，寫入電子標簽的存儲器內。當車輛駛入收費車道出口天線發射范圍，經過喚醒、相互認證有效性等過程，天線讀出車型代碼以及入LI代碼和時間，傳送給車道控制器，車道控制器存儲原始數據并編輯成數據文件，上傳給收費站管理子系統并轉送收費結算中心。

　　如果持無效標識或無卡車輛。在收費車道上高速沖卡而過，天線在確認無效性的同時，將啟動快速自動欄桿，關閉收費車道，當場將沖卡車輛攔截；在無專用收費車道的自由流收費時，可啟動逃費抓拍攝像機，將逃費沖卡車輛的車頭和牌照號碼攝錄下來，隨同出LI代碼和沖卡時間一并傳送給車道控制機記錄在案，事后依法處理。

　　收費結算中心與管理銀行收到匯總好的各路公司的收費信息后，從各個用戶賬號中，扣除通行費和算出金額，撥入相應公司賬號。與此同時，銀行核對各用戶賬號剩余金額是否低于預定的臨界閾值，如低于，應及時通知用戶補交金額，繼續通行，導致剩余金額低于危險門限值，則應將其劃歸無效電子標簽，編人黑名單，并通知各收費站，拒絕無效電子標簽在高速公路電子收費車道通行。

　　收費結算中心設有用戶服務機構，向用戶出售識別卡、補收金額和接待客戶查詢。后臺有一套金融運行規則和強大的計算機網絡及數據庫的支持，處理事后收費等事項。

　　3 RFID的發展前景

　　目前，RFID技術已在我國很多行業得到應用，并取得良好成果。例如，我國已在有條件的部門和地方啟動了RFID應用試點工作，主要涉及領域包括：工業自動化；商業自動化；汽車行業；生產管理；供應鏈管理與現代物流等。RFID技術已成為21世紀全球自動識別技術發展的主要方向。特別是RFID技術在ETC系統中的應用，為交通收費行業的發展做出了不可磨滅的貢獻。從未來的交通網絡的發展來看，ETC系統將成為交通業的主流，因而該系統在交通收費行業有著廣闊的發展前景。

　　4 結 語

　　通過RFID技術在各行業的應用，并逐漸占據主流地位，可以看出該技術已從眾多的識別技術中脫穎而出，并且不斷發展完善。而基于RFID技術的ETC系統與傳統的收費系統相比，有著絕對的發展優勢，而且該系統的實現相對簡單。隨著RFID技術的發展，ETC系統也會逐漸得到完善。